PT801636E

PT801636E - Processo para a producao de clinquer de cimento bem como instalacao para a realizacao do mesmo

Info

Publication number: PT801636E
Application number: PT96943010T
Authority: PT
Inventors: Paul Lorke; Alexander Lorke
Original assignee: Krupp Polysius Ag; Alexander Lorke; Paul Lorke; Schwenk Baustoffe Kg E
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1996-11-04
Publication date: 2001-09-28
Also published as: DE59606671D1; WO1997016389A1; DE19540996A1; EP0801636A1; DK0801636T3; US6264738B1; AU1189097A; MX9705984A; ATE200070T1; ES2159771T3; HUP9800515A2; EP0801636B1

Description

V£01636

DESCRIÇÃO "PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE CLÍNQUER DE CIMENTO, BEM COMO INSTALAÇÃO PARA A REALIZAÇÃO DO MESMO" [0001] A invenção refere-se a um processo (de acordo com o conceito genérico da reivindicação 1) , bem como a uma instalação (de acordo com o conceito genérico da reivindicação 19) para a produção de clinquer de cimento a partir de matérias-primas alcalinas e ácidas.

[0002] Para aumentar a reactividade do cru de cimento efectua-se habitualmente uma moagem mais fina das matérias-primas de base, tornando assim menores os resíduos de crivagem que restam no crivo de teste de 80 μιη e de 200 μπι, o que acarreta no entanto um aumento do consumo de energia e dos custos de exploração inerentes à moagem destas matérias-primas.

[0003] Também é bem conhecido que é possível aumentar os resíduos de crivagem no crivo de 80 μπι de cerca de 10 % para cerca de 20 % e no crivo de 200 μιη de cerca de 1 % para um máximo de 5 %, mantendo mesmo assim uma reactividade relativamente elevada do cru de cimento. Isto corresponde a uma relação de granulometrias entre uma fracção de partículas compreendida entre 0,01 e 80 μπι e uma fracção de partículas compreendida entre 80,01 e 500 μπι de 9:1 a 4:1. Apesar disso este procedimento está associado a ura elevado consumo de energia e a custos de exploração também elevados, relacionados com a moagem do cru.

[0004] Pela patente DE 31 00 661 A ficou além disso a ser conhecido um processo para a produção de clinquer de cimento, bem como uma instalação para a realização deste processo. De acordo com este processo realiza-se um tratamento térmico por fases, Γ compreendendo uma fase de pré-aquecimento, uma fase de calcinação, uma fase de sinterização e uma fase de arrefecimento, sendo necessário aduzir calor proveniente da queima de um combustível tanto à fase de calcinação como também à fase de sinterização. Neste tipo de realização já conhecido importa antes de tudo reduzir para os valores permitidos pelos regulamentos sobre pro-tecção do meio ambiente o teor dos componentes nitrosos que se formam sob o efeito das elevadas temperaturas que reinam num forno de sinterização, aproveitando no entanto da melhor maneira, apesar disso, a capacidade técnica de trabalho dos gases de escape da fase de sinterização para o pré-aquecimento e a calcinação das matérias-primas do cru. Para este efeito propõe-se genericamente naquela publicação um processo de acordo com o qual a fase de calcinação é subdividida numa fase de pré-calcinação e numa fase de pós-calcinação, processo esse em que a fase de calcinação é aquecida pelos gases de escape provenientes da fase de sinterização e a fase de pós-calcinação é aquecida pelos gases quentes provenientes da queima de combustível na presença do ar, e em que se introduz nos gases de escape quentes da fase de sinterização um agente redutor e/ou um catalizador, para que estes entrem numa reacção térmica e química com os componentes nitrosos contidos nos gases de escape. Esta introdução de um agente redutor e/ou de catalizador deve efectuar-se entre a fase de sinterização e a fase de pré-calcinação.

[0005] Para o efeito acima referido reparte-se (por exemplo de acordo com a fig. 1 daquela publicação) a matéria-prima (cru de cimento em pó) fragmentada de uma maneira não explicada mais em pormenor em duas parcelas, das quais a primeira parcela é pré-aquecida numa fase de apré-aquecimento própria, só esquentada pelos gases de escape da fase de pré-calcinação, enquanto que a segunda parcela é pré-aquecida em paralelo com a primeira parcela em pelo menos uma fase de pré-aquecimento, só esquentada pelos gases de escape da fase de pós-calcinação. A montante da fase de pré-calcinação, visto no sentido do fluxo dos gases, 2

está prevista uma zona de reacção, que é esquentada exlcusiva-mente pelos gases de escape da fase de sinterização e na qual se queima um combustível que serve de agente redutor. A segunda parte da matéria-prima pré-aquecida, proveniente da correspondente fase de pré-aquecimento, é introduzida na zona de reacção servindo de catalizador, enquanto que a parte da primeira frac-ção parcial de matéria-prima, proveniente da outra fase de pré-aquecimento, entra directamente na fase de pré-calcinação.

[0006] A tónica desta publicação (DE 31 00 661 A) é portanto a redução de componentes nitrosos nos gases de escape da fase de sinterização, para o que não se faz mais do que repartir de maneira adequada a totalidade da matéria-prima aduzida em duas correntes parciais.

[0007] 0 objectivo da invenção é o de aperfeiçoar um processo do tipo pressuposto no conceito genérico da reivindicação 1, bem como uma instalação de acordo com o conceito genérico da reivindicação 19, de tal maneira que durante a moagem das matérias-primas de maneira a serem obtidas partes distintas de cru com relações ajustáveis e optimizadas entre as fracções mais finas e mais grosseiras de partículas por um lado e, estando as condições do processo adaptadas da melhor maneira às partes distintas que integram o cru durante o pré-aquecimento, a calcinação e a sinterização por outro lado, se pode reduzir não só o dispêndio de energia para a moagem e a calcinação, como também os custos de exploração e de investimento, sendo simultaneamente aumentado o débito da instalação de produção, havendo simultaneamente uma redução do consumo específico de combustível.

[0008] No que se refere à tecnologia do processo o objectivo em vista atinge-se pela adopção das características enunciadas na reivindicação 1 e no que se refere à tecnologia de equipamentos pela adopção das características enunciadas na reivindicação 19. 3 Γ L-Cj )=^ [0009] Formas de configuração vantajosas e aperfeiçoamentos da presente invenção encontram-se expostos por um lado nas reivindicações secundárias 2 a 18 (no que se refere ao processo) e por outro lado nas reivindicações 20 a 30 (no que se refere à instalação).

[0010] De acordo com o presente processo de acordo com a invenção procede-se basicamente de tal maneira que os componentes alcalinos da matéria-prima são moídos sob condições dinâmicas de maneira a obter-se pelo menos uma fracção de partículas finas, com granulometrias compreendidas entre 0,01 e 80 μιη, e uma fracção de partículas grosseiras, com granulometrias compreendidas entre 80,01 e 2000 μιη, sendo a relação entre a fracção de partículas finas e a fracção de partículas grosseiras de 1,5:1 a 1:9, e de tal maneira que os componentes ácidos do cru, moídos a menos de 8 0 μιη, são submetidos a um tratamento térmico em mistura com pelo menos a fracção alcalina de partículas finas do cru, no que a proporção desta fracção alcalina de partículas finas do cru é mantida em relação a estes componentes ácidos do cru numa faixa que durante a sinterização basta unicamente para ser formado CS e/ou C3S2, bem como C2AS, C3A, Ci2A7 e C4FA.

[0011] Ao contrário de tudo aquilo que até agora se imaginava, consegue transformar-se por tratamento térmico e por sinterização um cru de cimento em pó moído de maneira a ficar nitidamente mais grosseiro em clínquer de cimento, sempre que se procede segundo o processo de acordo com a invenção (ou se utiliza uma instalação configurada de acordo com a invenção) . Por intermédio desta forma de realização de acordo com a invenção pode portanto reduzir-se substancialmente, de maneira extremamente vantajosa, o consumo de energia para a moagem das matérias-primas de cimento e para o tratamento térmico ou a calcinação destas matérias-primas, para obter clínquer de cimento e reduzir ainda, para além disso, também os custos de exploração e de investimento não só para a parte de instalação destinada à moagem como também 4 para a parte de instalação destinada ao tratamento térmico - em comparação com as formas de realização já conhecidas. Este facto será a seguir ainda explicado mais em pormenor.

[0012] Pela moagem e repartição de material de acordo com a invenção consegue-se que antes da formação do clínquer em fusão na zona de sinterização se obtenham, a par do C2AS, C3A, C12A7 e C4FA formados de maneira convencional por via topoquímica, em larga medida CS e C3S2, que são de fusão fácil, em vez do C2S, que é de fusão difícil. Esta medida permite aumentar a parcela fundida do clinquer na fase de sinterização e reduzir a temperatura de fusão, o que faz com que a formação de clinquer seja acelerada e a temperatura de sinterização durante a formação do clinquer diminuída. Enquanto isso também o consumo de energia durante a moagem do cru é consideravelmente reduzido e a capacidade da instalação de moagem aumentada. As caracteristicas do cimento são melhoradas devido à melhor configuração dos cristais, especialmente do alito e do belito. Além disso reduz-se a emissão de poeiras do forno, de modo que diminuem também as perdas de calor deste forno.

[0013] Os fenómenos que então ocorrem explicam-se da seguinte maneira: [0014] A formação de clínquer deve ser observada na dependência do estado de agregação {líquido ou sólido) nas duas fases de desenvolvimento. A primeira fase de desenvolvimento da formação de cristais é constituída pelas reacções topoquímicas (reacções do estado sólido), que duram até aos 1.250 °C. A segunda fase de desenvolvimento da formação de clínquer inicia-se aos 1.250 °C e realiza-se especialmente acima de uma temperatura de 1.300 °C, por acção do processo de fusão.

[0015] Em relação ao exposto é conhecido, com base no estado ac-tual da técnica, ser conveniente, para reduzir o consumo de com- 5

bustível durante a calcinação do clinquer e para aumentar a qualidade desse clinquer, acelerar a velocidade da formação de cristais não só através da massa fundida mas também através de reacções topoquimicas. Habitualmente obtém-se uma capacidade de reacção incrementada do cru, a um KSt II inalterado, através de uma moagem relativamente fina, SM e TM relativamente baixos, bem como pelo aproveitamento de mineralizadores.

[0016] As ideias existentes sobre uma composição fraccionária óptima do cru, isto é, que o teor de partículas maiores que 80 μιη não deve ser superior a 10-15 %, não são inteiramente fundamentadas. Para demonstrar o atrás exposto, refira-se que pelas reacções do estado sólido entre as partículas portadoras de calci-te e de SÍO2, com granulometrias inferiores a 60-80 μτη, uma formação antes do tempo do belito devido a um crescente diferencial de tempo e de temperatura entre a formação do alito e do belito provoca o crescimento de cristais de belito formado por via to-poquímica e da cal livre restante. Deste modo é impedida a dissolução na massa fundida do belito recristalizado e da cal livre recristalizada, o que condiciona um retardamento da formação de alito, isto é, faz com que seja requerido um aumento da temperatura de sinterização. Daqui resulta que regra geral uma aceleração das reacções topoquimicas nem sempre conduz a um aumento da velocidade da formação de clinquer, podendo mesmo afectar a formação de clinquer.

[0017] Coloca-se por isso a questão de como deverá ser optimiza-da a formação de clinquer.

[0018] Em relação a esta questão é conhecido que a velocidade da formação de cristais por intermédio da massa fundida é de cerca de 10.000 a 100.000 vezes maior do que por intermédio das reacções topoquimicas. Daqui se conclui que um retardardamento das reacções topoquimicas deverá em muitos casos ser recuperada ao nível da fase de desenvolvimento das reacções no seio da massa 6

fundida. Isto significa que há também na zona de sinterização reservas latentes para o aumento da capacidade de produção do forno. É evidente que em face de uma maior capacidade de produção do forno, mantendo constantes as restantes condições, se obtém, devido a uma redução das perdas de calor especificas, um menor consumo especifico de energia para a formação de clinquer. Para acelerar a formação de clinquer houve por isso numerosas tentativas de aumentar a proporção de clinquer fundido. Na tecnologia convencional de produção de cimento as potencialidades acima descritas são no entanto fortemente limitadas devido às caracteristicas requeridas para o cimento e às necessárias composições químicas do cru daí resultantes.

[0019] Para além do mais é muito importante que a velocidade da formação de clinquer por acção da massa fundida pouco dependa na prática do tamanho das partículas, muito especialmente das de calcite. Isto ficou confirmado em outras áreas de produção, como por exemplo na tecnologia do cascalho para a produção de clín-quer de cimento e nos processos metalúrgicos, nos quais as reac-ções decorrem inteiramente na massa fundida, se bem que as frac-ções granulométricas das matérias-primas de base possam ser muito grosseiras (até 50 mm).

[0020] Por esse motivo deverá concluir-se, contrariaraente às ideias já conhecidas, que um impedimento da formação do clinquer por acção da massa fundida não depende do tamanho das partículas de calcite (partículas de calcário) mas sim do escoamento de iões de Ca2- que se encontram na fronteira entre a fase de fusão e a fase sólida, isto é, na camada limite. Até a camada limite estar saturada, no que se refere aos iões de Ca2-, é impedida a solução da fase sólida de cal livre na massa fundida.

[0021] A eliminação do efeito de travagem, que é negativo, da camada limite saturada de iões de Ca2- sobre a velocidada de formação do clinquer só se consegue através do aumento da superfí- 7 p ^^ cie de reacção entre a fase sólida e a fase de fusão. Para esse efeito torna-se necessário aumentar a quota-parte da massa fundida .

[0022] Havendo uma maior proporção de clinquer fundido, é muito útil a existência de uma solicitação mecânica, uma vez que nestas condições a proporção de clinquer fundido tornada menor, em comparação com o habitual eutéctico, faz com que haja uma redução efectiva da zona saturada. Assim, a fase de reacção mais lenta é acelerada pela matéria em fusão. Em consequência disso a formação de clinquer é consideravelmente acelerada, especialmente no que se refere ao cru, que contém o calcário grosseiramente moido.

[0023] Para resolver a questão dai resultante "Como é que é possível aumentar nestas condições a proporção de massa fundida?" é útil uma observação do diagrama de estado nos sistemas C - S - A eC-S-A-F.

[0024] Uma análise dos sistemas de 3 e 4 matérias mostra que para o cru, cujos componentes principais são CaO, SÍO2, AI2O3 e Fe2C>3, existem ainda, para além dos eutécticos habituais situados na margem C - A, para a produção não só do cimento Portland cinzento como também do branco (C3S - C2S - C3A - C4AF ou C2S - C3A -C12A7 - C4AF; cinzento) (C2S - C3A - C12A7; branco) , eutécticos na margem C - S oposta, com um ponto de fusão igual ou mais baixo (CS - CAS2 - S; C3S2 - CS - C2AS; C3S2 - CS - C2AS - C4AF) . Como resulta das zonas de existência dos eutécticos a observar de uma nova maneira com vista à sinterização do clinquer, estes eutécticos só se podem formar na presença de CS e de C3S2 em vez de C2S.

[0025] Da comparação da composição química dos eutécticos disponíveis conclui-se que a formação dos eutécticos com pontos de fusão decrescentes ou iguais, não aproveitáveis para a sinteri- 8

U zação do clínquer, é possível através de um aumento considerável da proporção de Si02, com uma proporção de CaO na mistura que poderá ser igual ou reduzida. Reconhece-se que nos eutéticos a observar de uma nova maneira a relação entre os óxidos ácidos coincide quase inteiramente com o cru para a produção de cimento Portland, em perfeita oposição ao que acontece com os eutécticos habituais. Há fortes razões para crer que durante o processo de formação do clínquer por acção dos eutécticos a observar de uma nova maneira e já acima referidos todos os óxidos ácidos do cru são englobados completamente e sem excepção na massa fundida, com uma correspondente proporção de CaO. No que se refere à tecnologia convencional, cuja composição de clínquer em fusão corresponde à proporção mais elevada de A1203 e Fe203, já se demonstrou igualmente que, enquanto os óxidos de A1203 e Fe203 do cru passam praticamente por inteiro para a massa fundida, o óxido de Si02 só pode ser diluído parcialmente (menos de 10 % do teor total de Si02) na massa fundida. Em virtude de novos conceitos teóricos tal só será no entanto possível se uma parte predominante do CaO é capaz de entrar em reacções do estado sólido.

[0026] Em virtude do exposto será de esperar que na formação de clínquer por acção dos novos eutécticos a proporção de massa fundida possa ser substancialmente aumentada. Isto resulta das explicações e dos cálculos que se seguem, nos quais a sequência de reacções é explicada uma vez mediante os eutécticos habitualmente tomados como base e outra vez mediante os novos eutécticos .

[0027] Como já resulta de forma inequívoca do valor de SM, a quota-parte de Si02 no cru é muito maior do que a quota-parte de A1203 e de Fe203 no seu total. Pelo facto de o óxido de Si02 do cru ser totalmente incorporado quimicamente, de acordo com a nova tecnologia, nos silicatos de fácil fusão, tais como CS, C3S2 e C2AS, para formar o novo eutéctico, é possível aumentar consideravelmente a proporção de massa fundida na zona de sinteriza- 9 t ção, enquanto se verifica simultaneamente a formação dos habituais minerais formadores da massa fundida (C3A, C4AF).

[0028] A proporção de massa fundida que, referida aos novos e aos habituais eutécticos do diagrama de estado, poderia teoricamente ser originada durante a formação do clínquer na zona de sinterização, foi calculada para dois clinquers cinzentos que se distinguem no seu SM e TM, bem como para um clínquer branco.

[0029] Os dados calculados mostram que os eutécticos observados de uma nova maneira (CS - CAS2 - S; C3S2 - CS - C2AS; C3S2 - CS -C2AS - C4AF) são, no tocante à proporção de clínquer fundido, muito mais vantajosos do que os eutécticos vulgares do clínquer cinzento e branco (C3S - C2S - C3A - C4AF ou C2S - C3A - Ci2A7 - C4AF cinzento; C2S - C3A - Ci2A7 branco) . Isto significa que na formação de alito por acção do novo eutéctico a proporção de massa fundida na zona de sinterização pode ser transitoriamente aumentada de cerca de 11 % para 21 a 23 %, no que se refere ao clínquer branco, e de cerca de 21 % para 45 a 47 %, no que se refere ao clínquer cinzento. Isto por sua vez provoca uma considerável aceleração das transformações químicas dos cristais. Isto significa que o mais vantajoso é que a composição química da massa fundida para a produção de clínquer branco corresponda ao eutéctico no sistema C3S2 - CS - C2AS e o do clínquer cinzento ao eutéctico no sistema C3S2 - CS - C2AS - C4AF.

[0030] Daqui resulta a questão: Se um eutéctico totalmente diferente é mais vantajoso do que o da tecnologia convencional, porque é que o desenrolar da formação do alito se ajusta automaticamente por acção do eutéctico vulgar? Para no tocante a esta questão interpretar o fenómeno da formação do clínquer, observe-se a seguir o mecanismo e a cinética da formação do clínquer.

[0031] Os estudos experimentais e termodinâmicos existentes mostram que o mineral que no sistema heterogénío CaO - Si02 se forma 10 11 em primeiro lugar, independentemente da relação de CaO para Si02, sob condições metastáveis, é o C2S. Numa relação molecular do CaO para o Si02 de 1:1 ou de 3:2 só se pode formar CS ou C2S2, em consequência do exposto, depois de a parte de CaO, capaz de entrar numa reacção do estado sólido e cujos iões de CaO2- têm a maior mobilidade, ter sido completamente incorporada. Isto significa que a desejada formação de CS ou de C2S2 no sistema CaO -Si02 se torna mais lenta, isto é, requer um certo tempo. Por esse motivo não é possível conseguir a formação imediata dos eutécti-cos observados de uma nova maneira (que correspondem ao sistema CS — CaS2 — S ou C3S2 — CS — C2AS ou C3S2 — CS — C2AS — C4AF) no cru para a produção de cimento Portland, depois de ter sido aquecido à temperatura necessária durante o aquecimento sob condições metastáveis. A razão principal do exposto é a falta dos silicatos CS, C3S2 e C2AS, de fusão fácil, necessários em vez do C2S antes da formação da massa fundida para o eutéctico observado de uma nova maneira. Isto refere-se de igual modo à mistura he-terogénia de CaO e de Si02, com uma relação molecular entre o CaO e o SiO de 1:1, como também a uma mistura heterogénia preparada a partir de óxidos de CaO, Si02, A1203 e Fe203 de um eutéctico a observar de uma nova maneira. Isto significa que a fusão de uma mistura heterogénia, cuja composição química, no que se refere aos componentes principais (CaO, Si02, A1203 e Fe203) , coincide com um dos eutécticos a observar de uma nova maneira, só se poderia, à correspondente temperatura, realizar após incorporação química completa de todos os componentes. Desde que o ponto de fusão do eutéctico, que se encontra no sistema CS - CaS2 - S, se situa na gama de temperaturas da formação simultânea de C2S, C3S2 e CS, e o C2S é o primeiro silicato a formar-se, a formação deste eutéctico, que se forma aos 1.170 °C, é impedida durante o tempo necessário para que o C2S seja completamente transformado em CS. Para esse efeito a quota-parte de CaO disponível e capaz de entrar numa reacção do estado sólido deve corresponder ao eutéctico que se encontra disponível no sistema CS - CaS2 - S. Na prática isto significa que durante o aquecimento do cru no forno sob 11 tf condições metastáveis não é possível a formação do eutéctico que se encontra disponível no sistema CS - CaS2 - S.

[0032] No que se refere à estabilidade bem como ao tempo necessário que a conversão de C2S em CS poderia proporcionar durante o aquecimento do cru no forno, deverão por isso considerar-se como sendo os mais vantajosos para a formação de clínquer os eutécti-cos no sistema C3S2 - C2AS - CS e no sistema C3S2 - C2AS - CS -C4AF, com pontos de fusão de 1.310 °C e de cerca de 1.260 °C.

[0033] Nas condições atrás explicadas a formação do eutéctico escolhido, no sistema C3S2 - C2AS - CS e no sistema C3S2 - C2AS -CS - C4AF, por intermédio de reacções topoquímicas no cru, destinadas à produção de clínquer de cimento, só é possível se a proporção de partículas de calcite finamente moídas, isto é, capazes de entrar em reacções do estado sólido, não for mais do que a suficiente, para além da formação do C12A7 (C3A) e do C4AF, para formar CS e C3S2, em vez de C2S, bem como para formar C2AS, e se para as conversões C2S -> CS estiver à disposição um tempo opti-mizado em termos de duração.

[0034] Na medida em que as reacções do estado sólido continuam a poder ser asseguradas pela existência das partículas de calcite e das partículas de minerais ácidos <80 μιη, o teor de partículas de calcite <80 μιη só deve encontrar-se disponível durante a produção do cru para a formação de C3S2, CS, C2AS, bem como de C12A7 {C3A) e de C4AF. A parte restante dos componentes do cru contendo calcite deve, de acordo com os cálculos realizados, para ser incapaz de entrar em reacções do estado sólido, estar presente numa proporção de cerca de 40 a 80 % nas partículas de granulo-metria superior a 80 μπι. Só neste caso o clínquer fundido é formado, a par de C3A e de C4AF, ainda adicionalmente por CS, C3S2 e C2AS. 12 p L- ^ΐ [0035] Isto significa por sua vez que a quota-parte da matéria em fusão é aumentada, o que faz com que a velocidade de formação do clínquer seja acelerada. A calcite de granulometria grosseira, desacidifiçada mais tarde em termos temporais, entra na zona de sinterização no estado de cal livre finamente cristalina e com uma elevada reactividade. Esta cal livre sinteriza com o clínquer fundido e forma grânulos em conjunto com o mesmo, melhor do que a cal livre recristalizada e com uma estrutura cristalina grosseira, cal essa que se formou a partir de partículas de calcite de granulometria fina, por crescimento de cristais na cal livre anteriormente formada de acordo com a tecnologia conhecida .

[0036] Em consequência do exposto torna-se necessário acertar uma relação razoável entre as partículas capazes de reacções do estado sólido e partículas capazes de reagir por fusão.

[0037] É evidente que as partículas das substâncias argilosas, silicicas, quartzíticas e ferríferas, que são consideradas como sendo componentes ácidos, se devem também tornar capazes de entrar em reacções do estado sólido. Para se tornarem capazes de entrar em reacções do estado sólido, as partículas dos componentes ácidos do cru também devem ser moídos a uma granulometria correspondentemente fina. Habitualmente torna-se necessário que as partículas dos componentes ácidos do cru tenham uma granulometria inferior a 80 μιη.

[0038] A optimização da composição fraccionária do cru deve efectuar-se, como já se referiu mais acima, no sentido de a quota-parte das partículas capazes de entrar em reacções do estado sólido, e que estão contidas na calcite, não ser mais do que suficiente para a conversão dos componentes ácidos do cru em C3A, C4AF, C2AS, bem como em CS ou em C3S2. 13 Γ [0039] Tornar ο cru mais grosseiro, não só faz com que se altere o desenrolar da reacção do estado sólido, mas também o mecanismo da formação do alito a partir da massa fundida. Agora o alito já não é formado por intermédio da reacção na massa fundida da zona de sinterização, entre o belito formado por via topoquímica e a cal livre restante, cristalizando em vez disso, tal como o belito, directamente a partir da massa fundida, englobando a cal livre restante, sem formação do belito topoquimico imediatamente antes da formação da massa fundida. Isto faz com que haja um menor consumo de energia para a formação do alito.

[0040] Exprimido de maneira simplificada, isto significa que através de uma redução adequada da finura da granulometria dos componentes calcários se evita em larga medida a formação do belito na primeira fase da formação do clínquer ( a das reacções dos corpos no estado sólido).

[0041] Neste caso será especialmente desejável que a formação do clínquer se realize de preferência na massa fundida, mantendo-se inalterado o teor de alito (KSt II), sem que para tal seja aumentado o teor de óxidos de Fe e de AI e se utilizem os minera-lizadores.

[0042] Neste processo de acordo com a invenção ficou demonstrado que através da optimização da composição fraccionária do cru se pode influenciar de maneira controlada o mecanismo da formação do clínquer, o que permite aumentar a quota-parte do clínquer fundido. A moagem do cru deveria ser relacionada com o processo de calcinação do clínquer de tal maneira que a parte restante do cru a converter na massa fundida fosse submetida a uma moagem mais grosseira.

[0043] A seguir descrevem-se mais em pormenor alguns exemplos de realização do processo de acordo com a invenção: 14 Γ ^ ^^ [0044] Para ensaiar ο processo utilizaram-se um calcário de alto teor e uma marga calcária a servir de componente alcalino da matéria-prima, bem como uma argila, um xisto e dois tipos de cinza de pirite, servindo de componentes ácidos da matéria-prima. A composição química dos componentes da matéria-prima encontra-se representada na tabela 1.

Tabela 1:

Composição química dos componentes da matéria-prima Componentes químicos Matérias-primas para o 1° cru Matérias-primas para o 2° cru Calcário de alto teor Argila Cinzas de pirite 1 Marga calcária Xisto Cinzas de pirite 2 Perdas por calcinação 42,79 13,33 0, 95 36,17 25,96 0,10 Si02 0,80 51,97 4,24 11,17 25,36 14,28 A1203 0,22 11,18 0,51 2,63 6,37 3,41 Fel203 0,38 4,49 80,93 1,73 3, 92 74,62 CaO 55,10 11,96 2,35 45,56 33,29 3,71 MgO 0,43 1,48 1,67 1,15 1,43 1,55 S03 0,12 0,12 4,56 0,78 0,78 2,01 K20 0,06 2,92 0,67 0,05 1,34 0,22 Na20 0,04 1,78 0,49 0,04 0,90 0,10 Resto 0,06 0,77 3,63 0,72 0,65 Total 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 [0045] O calcário de alto teor e a marga calcária são moidos separadamente num moinho de esferas de laboratório de maneira extremamente grosseira, para 33, 40, 50, 60, 70, 80 e 90 % de resíduo no crivo de 80 μπι, a um resíduo constante no crivo de 200 μπι de 5 %, numa gama de granulometrias que vai de 0,01 a 500 μπι, e, de acordo com o que é necessário segundo noções geralmente aceites para a tecnologia habitual, moídos finamente a 20 % de resíduo no crivo de 80 μπι e a 5 % de resíduo no crivo de 200 μπι, numa gama de granulometrias que vai de 0,01 a 315 μπι. 15 P U, ^ [0046] A argila, o xisto e os dois tipos de cinza de pirite são igualmente moídos a menos de 80 μιη de acordo com as noções gerais da tecnologia convencional.

[0047] Para examinar a influência da relação entre a fracção granulométrica <80 μπι e a fracção granulométrica >80 μπι dos componentes alcalinos do cru sobre a reactividade desse cru, foram preparados, com base nos cálculos efectuados, 7 crus a partir do calcário de alto teor e da argila moída a menos de 80 μπι e das cinzas de pirite 1, moídas de modo a obterem-se diferentes relações entre a fracção granulométrica compreendida entre 0,01 e 80 μπι e a fracção granulométrica compreendida entre 80,01 e 50 μπι, bem como outros crus preparados a partir da marga calcária e do xisto moído a menos de 80 μια e das cinzas de pirite 2, moídas de maneira a obterem-se diferentes relações entre a fracção granulométrica compreendida entre 0,01 e 80 μπι e a fracção granulométrica compreendida entre 80,01 e 500 μπι (tabela 2). Para que seja possível comparar os resultados da nova tecnologia segundo o processo de acordo com a invenção com a tecnologia conhecida foi para além disso preparado ainda um cru de referência formado pelo resíduo de 20 % no crivo de 80 μπι e pelo resíduo de 5 % no crivo de 200 μπι, numa gama de granulometrias compreendida entre 0,01 e 315 μπι, de calcário de alto teor e de argila moída a menos de 8 0 μπι e cinzas de pirite 1, bem como um cru de referência formado pelo resíduo de 20 % no crivo de 80 μπι e pelo resíduo de 5 % no crivo de 200 μπι, numa gama de granulometrias compreendida entre 0,02 e 315 μπι, de marga calcária moída e de xisto moído a menos de 80 μπι e de cinzas de pirite 2. Os crus preparados à base de calcário de alto teor e de marga calcária distinguem-se pela sua relação de fracções de calcário e de marga calcária compreendida entre <80 μπι e >80 μπι. A fracção de calcário e de marga calcária compreendida entre 200 e 500 μπι foi mantida constante em relação ao cru, com valores de 3,63 e 3,87 %, respectivamente. 16

V

u [0048] A homogeneização dos crus foi era cada caso efectuada num período de duas horas num misturador com esferas de borracha a servir de corpos de mistura.

[0049] Para os subsequentes ensaios de calcinação prepararam-se a partir dos crus pastilhas com um peso constante de 4 g, um diâmetro constante de 20 mm, obtidas a uma pressão constante de 200 bar na prensa. As pastilhas prensadas foram calcinadas a 1.450 °C num forno eléctrico de laboratório, da maneira que se segue.

[0050] Para cada calcinação colocaram-se duas pastilhas de cada cru no forno de laboratório pré-aquecido a 700 °C. Seguidamente as pastilhas foram aquecidas de 700 °C a 1.450 °C, com uma velocidade uniforme de aumento do aquecimento de 17 °C/min, tendo seguidamente cada carga sido mantida durante 35 min em isoter-mia. Depois disso retiraram-se as pastilhas calcinadas do forno, tendo as mesmas sido rapidamente arrefecidas à temperatura ambiente, expondo-as ao ar em repouso.

[0051] Uma pastilha de cada cru foi fragmentada para se obter a necessária finura, tendo sido determinado o teor de cal livre por um método químico de via húmida.

[0052] As características químicas dos crus e o consumo de energia determinados na dependência das relações das fracções granu-lométricas dos crus durante a moagem dos crus, bem como o teor de cal livre no material calcinado constam das tabelas 2 e 3. 17 r 1—

Tabela 2:

Resultados do exame com base no cru 1 Cru Composição do cru [%] Kst II SM TM Relação entre as fracções <80 μπι e >80 |im do calcário (resíduo no crivo de 80 Mm do cru [%]) Teor de cal livre [%) Consumo de energia específico para a moagem do cru [kWh/t] Calcá rio Argila Cinzas de pirite 1 Cru de referência de acordo com a tecnologia conhecida 1 72,68 25, 94 1,38 96,4 2,5 1,2 4:1 (14,5) 0, 95 12,4 Crus de acordo com a nova tecnologia 2* 72, 68 25,94 1,38 96,4 2,5 1,2 2:1 (24,0) 1,56 8,5 3 72, 68 25,94 1,38 96,4 2,5 1,2 1,5:1 (29,1) 0,61 4,9 4 72, 68 25,94 1,38 96,4 2,5 1,2 1:1 (36,3) 0,54 4,7 5 72, 68 25,94 1,38 96,4 2,5 1,2 1:1,5 (43,6) 0,50 4,4 6 72, 68 25,94 1,38 96,4 2,5 1,2 1:2 (48,7) 0,72 4,1 7 72, 68 25,94 1,38 96,4 2,5 1,2 1:3 (54,5) 0,82 3,8 8* 72, 68 25, 94 1,38 96,4 2,5 1,2 1:4 (58,1 1,84 3,6 9* 72,68 25, 94 1,38 96,4 2,5 1,2 1:9 (65,4) 3,82 3,4

Tabela 3:

Resultados do exame com base no cru 2 Cru Composição do cru [%] Kst II SM TM Relação entre as fracções <80 Mm e >80 Mm do calcário (resíduo no crivo de 80 m®1 do cru [%]) Teor de cal livre [%) Consumo de energia específico para a moagem do cru [kWh/t] Calcá rio Argila Cinzas de pirite 2 Cru de referência de acordo com a tecnologia conhecida 1 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 4:1 (15,5) 0,74 14,8 Crus de acordo com a nova tecnologia 2* 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1, 45 2:1 (25,5) 0,95 10,4 3 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1,5:1 (23,01) 0,71 6,2 4 77,41 22,36 0,23 93,2 2, 45 1,45 1:1 (38,7) 0,38 6,0 5 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:1,5 (46,4) 0,46 5,5 6 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:2 (51,8) 0,52 5,1 7 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:3 (58,0) 0,63 4,8 8 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1, 45 1:4 (61,9) 0,84 4,5 18

9* 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1, 45 1:9 (69,6) 1,52 3,1 [0053] Os resultados relativos ao teor de cal livre representados nas tabelas 2 e 3 mostram que uma diminuição da relação de fracções granulométricas dos componentes alcalinos de ambos os crus, por natureza distintos um do outro e que é de 4:1 a 2:1, ou seja, que com o aumento de 14,5 a 15,5 % até 24,0 a 25,5 % do resíduo de cru na peneira de 80 μιη, faz com que o teor de cal livre do material a calcinar de ambos os crus suba, isto é, que a capacidade de reacção dos crus seja nestas condições afectada, o que está em concordância com as noções convencionais.

[0054] Continuando a reduzir a relação das fracções granulométricas dos componentes alcalinos do cru na gama compreendida entre 1,5:1 a 3:1 e 4:1, verifica-se no entanto um aumento da capacidade de calcinação do cru à capacidade de reacção máxima no centro desta zona, quando comparada com a do cru de referência. A diminuição da relação das fracções granulométricas do calcário ou da marga calcária até 1:9 afecta a reactividade do cru, o que é comprovado por um aumento do teor de cal livre até 3,82 ou 1,52 %, respectivamente.

[0055] Dos ensaios em laboratório realizados resulta que a relação óptima entre a fracção granulométrica <80 μπι e a fracção gra-nulométrica >80 μπ\ das fracções granulométricas dos componentes alcalinos dos crus examinados se situa entre 1,5:1 e 1:4.

[0056] Além disso resulta daí que o consumo de energia para a moagem do cru se reduz consideravelmente ao diminuir a relação de fracções granulométricas entre as partículas de calcário e as partículas de marga calcária. 19

[0057] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção propõe-se que para a produção do cimento os componentes ácidos do cru e/ou as matérias secundárias com um módulo (M) = CaO + MgO + FeO + 0,31 Fe304 / (0, 93 - l,4)*Si02 + 0,94*Al2O3 + 0,7*Fe2O3 + 0,7*0, 69*Fe304 de 0,25 a 1,2, sejam moídos para uma temperatura de fusão máxima de 1.300 °C.

[0058] Esta medida permite aumentar adicionalmente o teor de clínquer fundido na fase de sinterização e reduzir a temperatura de fusão. Isto constitui motivo para acelerar a formação de clínquer e diminuir a temperatura de sinterização durante a formação do clínquer. É evidente que no decorrer deste processo o consumo específico de energia durante a moagem do cru e durante a sinterização do clínquer é adicionalmente reduzido consideravelmente e que a capacidade de produção da instalação de moagem e do forno rotativo aumenta. Enquanto isso reduz-se a emissão de poeiras a partir do forno, o que faz diminuir as perdas de calor no forno. Deste modo os custos de exploração da produção de clínquer tornam-se menores.

[0059] Isto pode ser explicado da seguinte maneira:

Existem várias matérias-primas e secundárias ricas em Si02, que no tocante à composição química dos seus componentes principais (Si02, Al203, Fe203 e CaO) são equivalentes a um dos eutécticos ricos em Si02 já observados. A coincidência química das matérias-primas e secundárias dos eutécticos observados de uma nova maneira, que representam nomeadamente a melhor escolha possível de eutéctico rico em Si02, não constitui condição prévia suficiente para a formação da matéria fundida, de fusão fácil, rica em Si02. Para esse efeito torna-se ainda necessário que os componentes químicos principais e secundários se encontrem distribuídos de uma maneira adequadamente fina e uniforme entre si. Isto significa que as matérias-primas e secundárias presentes devem ser quimicamente homogéneas ou, exprimido com ainda maior precisão, que se torna necessário ligar estas substâncias quimicamente e 20 mineralogicamente aos correspondentes minerais, para formar os eutécticos a observar de uma nova maneira. De entre estes materiais poderão tomar-se em consideração por exemplo o xisto, a argila de xisto betuminoso, o basalto, o basalto tefrita, a escória de fósforo, a escória de alto forno, o clinquer proveniente do processo de laminagem e outras matérias-primas e secundárias. Uma vez que a formação topoquímica, tanto do CS como também do C3S2, se realiza mesmo com uma relação de moléculas de CaO para Si02 compreendida entre 1:1 e 3:2, por acção do C2S no estado mineral, torna-se necessário dispor de um afastamento em termos de temperatura e de tempo para conseguir a conversão de C2S em CS e C3S2. Durante esta conversão o C3S2 mineral forma-se por intermédio do C2S mineral acima dos 1.000 a 1.200 °C e o CS mineral por intermédio do C2S mineral acima de 1.100 a 1.300 °C. Por esse motivo as matérias-primas ácidas, que do ponto de vista químico são heterogénias e que além disso são quimicamente corrigidas para formar o necessário eutéctico por intermédio de uma determinada quantidade de componente de cru alcalino e capaz de reacções do corpo sólido, devem ser moídas durante a preparação do cru a uma granulometria inferior a 80 μια. Para conservar a composição químico-mineralógica das matérias-primas e secundárias de fácil fusão acima enumeradas imediatamente antes da formação da massa fundida na zona de sinterização, é conveniente moer grosseiramente os componentes ácidos e de fusão fácil do cru como também os componentes alcalinos do cru, contrariamente ao que acontece com as matérias-primas ácidas e heterogénias ou com uma mistura constituída por componentes ácidos. Durante esta moagem a quota-parte de matéria fundida ou a capacidade de reacção química do cru são aumentadas.

[0060] Para testar o processo utilizaram-se, de acordo com mais outro exemplo de realização da invenção, dois calcários de alto teor e uma argila calcária como componentes alcalinos do cru, bem como um xisto, um basalto, uma escória de fósforo e uma cin- 21 ί

za de pirite como componentes ácidos do cru. A composição química das matérias-primas encontra-se representada na tabela 4.

Os calcários de alto teor, a argila calcária e o basalto, a escória de fósforo e o xisto utilizados como componentes ácidos do cru foram moídos separadamente e de forma extremamente grosseira num moinho de esferas de laboratório para 33, 40, 50, 60, 70, 80 e 90 % de resíduo no crivo de 80 pm e a um resíduo constante de 5 % no crivo de 200 μιη, numa gama granulornétrica compreendida entre 0,01 e 500 μιη, e novamente, de acordo com a tecnologia que é do conhecimento geral, moídos finamente de forma a obter-se 20 % de resíduo no crivo de 80 μιη e 5 % de resíduo no crivo de 200 μχη, numa gama de granulometria compreendida entre 0,01 e 315 μιη.

[0061] O basalto, o xisto, as cinzas de pirite e a escória de fósforo foram moídos a menos de 80 μτη de acordo com a tecnologia que é do conhecimento geral.

Tabela 4:

Composição química das matérias-primas Componen tes qímicos Matérias-primas 1 Matérias-primas 2 Matérias-primas 3 Calcário 1 Basalto Calcário 2 Escória de fósforo Marga calcária Xisto Cinza de pirite 2 Pendas por calcinação 41,33 42,30 36,17 25,96 0,10 sío2 2,20 43.92 2, 60 40, 48 11,17 25,36 14,28 A1203 0, 45 11,98 0,50 2,29 2,63 6,37 3,41 Fel2C>3 0,90 12,85 0,15 0,23 1,73 3, 92 74, 62 CaO 54,52 10,54 53, 66 47,89 45,67 33,29 3,71 MgO 0,40 7,10 0,31 2, 60 1,15 1,43 1,55 S03 0,15 0,45 0,33 0,51 0,78 0,78 2,01 P2O5 1, 93 F 1,87 K20 0,03 2,65 0,05 0,42 0,05 1,34 0,22 Na20 0,02 1, 55 0,04 0,30 0,04 0, 90 0,10 Resto 8,96 0,06 1,48 0,72 0,65 Total 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 22 ! "MJ· [0062] Para examinar a influência da relação entre a fracção granulométrica <80 μπι e a fracção granulométrica >80 μπι dos componentes alcalinos e ácidos do cru sobre a reactividade dos três grupos de matéria-prima por natureza diferentes uns dos outros, prepararam-se para cada grupo de matéria-prima, com base nos cálculos efectuados, 7 crus (tabela 5) . Para que seja possível comparar os resultados da nova tecnologia com a tecnologia convencional, foi para além disso ainda preparado para cada grupo de matérias-primas um cru de referência a partir do resíduo de 20 % no crivo de 80 μπι e do resíduo de 5 % no crivo de 200 μπι, numa gama de granulometrias compreendida entre 0,01 e 315 μιη, de calcário de alto teor e de um cru de referência moído a menos de 80 μιη de basalto, escória de fósforo, xisto e cinzas de pirite 1, bem como ainda um cru de referência moído a partir do resíduo de 20 % no crivo de 8 0 μιη e do resíduo de 5 % no crivo de 200 μπι, numa gama de granulometrias compreendida entre 0,01 e 315 μπι, de marga calcária e xisto, bem como cinzas de pirite 2 moídos a menos de 8 0 μιη. Os crus preparados a partir das mesmas matérias-primas distinguem-se predominantemente na sua relação entre as fracções granulométricas <80 μπι e >80 μπι não só das matérias-primas alcalinas como também das matérias-primas ácidas. Por esse motivo a fracção granulométrica compreendida entre 200 e 500 μπι não foi mantida em relação ao cru a 3,63 ou a 3,87 %, tal como é na realidade, de acordo com o exemplo de realização da reivindicação 1, mas sim mantida constante a 5 %. A homogeneização dos crus foi em cada caso realizada dentro de um período de duas horas num misturador com esferas de borracha servindo de corpos misturadores.

[0063] Para os subsequentes ensaios de calcinação prepararam-se a partir dos crus pastilhas com um peso constante de 4 g, um diâmetro constante de 20 mm, obtidas a uma pressão constante de 200 bar na prensa. As pastilhas prensadas foram calcinadas a 1.4 50 °C num forno eléctrico de laboratório, da maneira que se segue. 23 V Γ

U

[0064] Para cada calcinação colocaram-se duas pastilhas de cada cru no forno de laboratório pré-aquecido a 700 °C. Seguidamente as pastilhas foram aquecidas de 700 °C a 1.450 °C com uma velocidade uniforme de aumento do aquecimento de 17 °C/min, tendo seguidamente cada carga sido mantida durante 35 min em isoter-mia. Depois disso retiraram-se as pastilhas calcinadas do forno, tendo as mesmas sido rapidamente arrefecidas à temperatura ambiente, expostas ao ar em repouso.

[0065] Uma pastilha de cada cru foi fragmentada para se obter a necessária finura, tendo sido determinado o teor de cal livre por um método químico de via húmida.

[0066] A caracteristica química dos crus e o consumo de energia determinados na dependência das relações das fracções granulomé-tricas dos crus durante a moagem dos crus, bem como o teor de cal livre no material calcinado, constam das tabelas 5, 6 e 7.

[0067] Os resultados representados nas tabelas 5, 6 e 7 mostram que a uma diminuição das relações das fracções granulométricas de 4:1 para 2:1 ou a um aumento do resíduo do cru na peneira de 80 μιη. de 12,1 - 15,5 % até 33,3 % o teor de cal livre dos três tipos de cru calcinados a 1.450 °C sobe independentemente da natureza dos crus examinados, isto é, que nestas condições a reac-tividade dos crus é afectada, como se esperava. Observa-se no entanto que neste caso o aumento do teor de cal livre, quando os componentes ácidos e alcalinos foram moídos grosseiramente, é menor do que nos crus calcinados de acordo com os exemplos anteriores .

[0068] Continuando a diminuir simultaneamente a relação de fracções granulométricas dos componentes alcalinos e ácidos do cru na gama compreendida entre 1,5:1 a 1:4 e 1:9, aumenta no entanto a capacidade de calcinação dos crus examinados, com uma reacti-vidade máxima a meio desta gama, em comparação com o cru de re- 24 Γ ι ν ferência (cru padrão). Uma diminuição desta relação até 1:9 causa obstáculos à reactividade do cru, o que confirma o aumento do teor de cal livre até 1,12 ou 0,95 ou 1,32 %, respectivamente. Deverá referir-se neste contexto que o teor de cal livre se mantém a níveis bastante menores do que nos exemplos anteriores, especialmente nos crus que contêm basalto ou escória de fósforo como componente ácida. Isto permite a produção do clínquer a partir de um cru mais grosseiro.

Tabela 5:

Resultados do exame dos crus obtidos a partir das matérias-primas 1 Cru Composição do cru (%) Kst XI SM TM Relação entre as fraoções <80 pm e >80 μη do cru (resí-duo no crivo de 80 pm do cru [%]) Teor de cal livre (*] Consumo de energia específico para a moagan do cru [kWh/tl Calcário Basalto Cru de referência de acordo com a tecnologia conhecida 1 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 4:1 (15,0) 0,42 15,1 Cru de acordo com a reivindicação 1 2 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:1 (37,6) 0,28 5,3 Crus de acordo com a nova tecnologia 3 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 2:1 (33,3) 0,65 8,9 4 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1,5:1 (40) 0,41 6,4 5 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:1 (50) 0,28 5, 3 6 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:1,5 (60) 0,36 4,9 7 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:2 (66,7) 0,50 4,6 8 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:3 (75) 0, 63 4,4 9 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:4 (80) 0,74 4,2 10* 75,20 24,8 94,1 1,81 1,5 1:9 (90) 1,12 3,9 25

Tabela 6 Γ 1~

Resultados do exame dos crus obtidos a partir das matérias-primas 2 Cru Composição do cru [%] Kst II SM TM Relação entre as fracções <80 pm e >80 μπι do cru (residuo no crivo de 80 μπι do cru [%]) Teor de cal livre [%) Consumo de energia especifico para a moagem do cru [kWh/t] Calcário Escória de fósforo Cru de referência de acordo com a tecnologia conhecida 1 60,60 39,40 100 12,68 6,59 4:1 (12,1) 0,44 15,6 Cru de acordo com a reivindicação 1 2 60, 60 39,40 100 12,68 6,59 1:1 (30,3) 0,30 8,1 Crus de acordo com a nova tecnologia 3 60,60 39,40 100 12,68 6,59 2:1 (33,3) 0, 62 8,8 4 60, 60 39,40 100 12, 68 6,59 1,5:1 (40) 0,53 5,4 5 60,60 39,40 100 12, 68 6,59 1:1 (50) 0,30 5,1 6 60, 60 39,40 100 12,68 6,59 1:1,5 (60) 0,43 4,9 7 60,60 39,40 100 12, 68 6,59 1:2 (66,7) 0,50 5,1 8 60, 60 39,40 100 12, 68 6,59 1:3 (75) 0,53 4,4 9 60, 60 39,40 100 12, 68 6,59 1:4 (80) 0,64 4,1 10 60, 60 39,40 100 12,68 6,59 1:9 (90) 0, 95 3,7

Tabela 7:

Resultados do exame dos crus obtidos a partir das matérias-primas 3 Cru Composição do cru [%) Kst ii SM TM Relação entre as fracções <80 pm e >80 pm do cru (residuo no crivo de 80 pm do cru [%]) Consumo de energia especifico para a moagem do cru [kWh/t] Marga calcá ria Xisto Cinzas de pirite 2 Cru de referência de acordo com a tecnologia conhecida 1 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 4:1 (15,5) 0,74 14,8 Cru de acordo com a reivindicação 1 2 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:1,5 (46,4) 0,38 6,0 Crus de acordo com a nova tecnologia 3 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 2:1 (33,3) 0,82 8,5 4 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1,5:1 (40) 0,58 5,2 5 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:1 (50) 0,26 4,9 26

I —' Lc, ^ 6 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:1, 5 (60) 0,32 4,6 7 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:2 (66,7) 0,40 4,3 8 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1:3 (75) 0,55 4,0 9 77,41 22,36 0,23 93,2 2, 45 1,45 1:4 (80) 0,75 3,8 10* 77,41 22,36 0,23 93,2 2, 45 1,45 1:9 (90) 1,32 3,6 [0069] Dos exames laboratoriais efectuados resulta que ao tornar ao mesmo tempo mais grosseiros os componentes alcalinos e ácidos do cru, mantendo concordante a composição química dos componentes ácidos do cru, disponíveis com uma estrutura homogénea, os componentes ácidos do cru do eutéctico observado de uma nova maneira e rico em Si02 terão a melhor relação de fracções de grão entre a fracção granulométrica <80 μιη e a fracção granulométrica >80 pm, numa gama situada entre 1,5: e 1:9.

[0070] Além disso resulta dos dados disponíveis nas tabelas 5, 6 e 7 que o consumo de energia para a moagem do cru se torna consideravelmente menor ao tornar menor a relação das fracções gra-nulométricas de ambos os componentes do cru.

[0071] Contrariamente a tudo o que se imaginava até agora é portanto possível sinterizar e granular bem um cru mais grosseiro, se para tal forem criados os necessários pressupostos.

[0072] Para esse efeito propõe-se de acordo com a invenção que num processo de produção de cimento com uma sinterização dinâmica do cru, isto é, com uma solicitação mecânica durante o tratamento térmico do cru no forno rotativo e na presença das mencionadas relações das fracções granulométricas, a fracção granulométrica >8 0 pm dos componentes alcalinos do cru contenha grãos até 2.000 pm.

[0073] Os fenómenos que de acordo com a invenção ocorrem podem ser explicados da seguinte maneira: 27

V

ΐ

Tornando mais grosseira a quota-parte da fracção mais grossa dos componentes alcalinos (contendo calcite) do cru, até 2.000 μιη, consegue-se que a superfície de reacção da componente alcalina do cru se torne consideravelmente menor. Em consequência disso a formação topoquímica e indesejável do C2S em vez do CS e/ou do C3S2 a montante da zona de sinterização, na superfície das partículas grosseiras de calcite, que serão mais tarde desacidifica-das, é ainda mais reduzida, e isto de forma considerável, sendo a quota-parte do clínquer em fusão aumentada pela dissolução na matéria fundida do CS e do C3S2 formado em maiores quantidades, isto é, através de um maior enriquecimento da matéria fundida em Si02. Com o aumento da temperatura reduzem-se a viscosidade e a tensão superficial do clínquer fundido. Em consequência disso a massa fundida torna-se capaz de penetrar nos poros da calcite de granulometria grosseira, que será mais tarde desacidifiçada. Isto provoca uma separação e em consequência disso uma subsequente dispersão das partículas grosseiras de calcário, para formar blocos de cristal singulares. Nesta reacção a velocidade da dissolução dos blocos de cristal em crescimento é muito elevada, dado que por um lado a existência de um volume aumentado de massa fundida condiciona o afastamento convectivo das camadas delimitadoras "CaO fundido", saturadas de catiões de Ca2, e por outro lado o resto do CaO constituído pelos blocos de cristal ser a parte que menos recristaliza. Em consequência disso a transição acelerada das novas parcelas de partículas grosseiras de calcário separadas para a massa fundida faz com que a formação do clínquer seja acelerada. Este facto assegura condições vantajosas para a formação de alito e de belito a partir da massa fundida. É evidente que sob o efeito das condições dinâmicas da calcinação no forno rotativo, isto é, sob o efeito de uma solicitação mecânica durante o tratamento térmico do cru, a reactividade do cru mais grosseiro é mais acelerada do que a do cru mais fino. Daqui resulta que o cru mais fino, devido à sua finura, é relativamente homogéneo. Por esse motivo não é de esperar para o cru 28 ^—' Lc, ^^ \1 raais fino, em comparação com os crus mais grosseiros, uma resistência forte à difusão, que sob condições de calcinação dinâmicas seria necessário vencer.

[0074] Para esse efeito descrevem-se a seguir outros exemplos de realização da invenção: [0075] Utilizaram-se um calcário servindo de componente alcalino do cru, bem como uma argila e uma cinza de pirite servindo de componentes ácidos do cru. A composição química das matérias primas encontra-se indicada na tabela 8.

[0076] 0 calcário foi moído de modo a obterem-se as gamas granu-lométricas de 0, 01-500 μιη, 0, 01-1.000 μηα, 0, 01-1.500 μιη, 0,01-2.000 μιη e 0,01-2.500 μιη. 0 consumo de energia na dependência da relação de granulometrias do calcário, apurado durante essa moagem, encontra-se indicado na tabela 9.

Tabela 8:

Composição química das matérias-primas Componentes químicos Calcário Argila Cinzas de pirite Perdas por calcinação 41,36 9,70 0,70 Si02 2,36 63,14 10, 61 AI2O3 0,76 17,00 3,85 Fel2C>3 0,81 6,45 56,30 CaO 53,60 1,03 3, 68 MgO 0,70 1,13 6,22 S03 0,15 0,50 12, 54 K20 0,06 0,63 0,70 Na20 0,04 0,41 0,55 Resto 0,16 0,01 4,85 Total 100,00 100,00 100,00 29

V (

I

Tabela 9: tf

Consumo efectivo de energia para a moagem do calcário na dependência das gamas de granulometria moidas e das relações entre as fracções Moagem n° Gama granulomé-trica [μιη] Relação entre a fracção de 0,01-80 Mm e a fracção <80 Mm Resíduo no crivo de 80 Mm [%] Consumo específico de energia kWh/h Ia moagem 0,01 - 500 1,5:1 40 4,01 2a moagem 0,01 - 1.000 1,0:1,0 50 3,30 3a moagem 0,01 - 1.500 1:1,5 60 2, 90 4a moagem 0,01 - 2.000 1:2,33 70 2,60 5a moagem 0,01 - 2.500 1:2,5 70 2,45 6a moagem de referência conforme tecnologia convencional 0,01 - 315 4:1 18 10,41 [0077] Os dados indicados mostram sem margem para dúvidas que o consumo de energia para a moagem do calcário diminui substancialmente com o aumento da granulometria do mesmo.

[0078] A partir do calcário moldo de modo a obterem-se diferentes gamas granulométricas e a partir da argila e da cinza de pirite moídas a menos de 8 0 μιη foram preparadas para os subsequentes ensaios de calcinação, com base nos cálculos realizados, seis musturas de cru da maneira que se segue.

[0079] A homogeneização dos crus foi novamente efectuada num misturador com esferas de borracha. Seguidamente prepararam-se a partir dos crus e pela adição de água grânulos com um diâmetro de 5 a 10 mm, que foram então submetidos a uma secagem durante duas horas a 100 °C.

[0080] Os crus laboratoriais preparados só se distinguem pelas suas gamas granulométricas moídas de calcário >80 μιη e pelas relações das fracções de calcário compreendidas entre <80 μιη e >80 μιη. A composição química dos seis crus preparados é idêntica e encontra-se indicada na tabela 8. 30

u

Tabela 10:

Composição química dos crus Componentes químicos Cru Perdas por calcinação 35,03 Si02 13,76 A1203 3,82 Fel203 2,44 CaO 43,29 MgO 0,81 S03 0, 63 K20 0,18 Na20 0,11 Kst IX 97,0 SM 2,2 TM 1,6 [0081] As características químicas, as relações de fracções gra-nulométricas do calcário e as relações das matérias-primas dos crus preparados e do teor de cal livre determinado nos crus calcinados a 1.450 °C encontram-se indicados na tabela 11.

Tabela 11:

Influência das gamas granulométricas rio sobre e das relações de mistura das fracções de calcá-a reactividade do cru Cru Kst II SM TM Gama granu-lométrica Relação entre componentes do cru [%] Teor de cal livre do calcário [|rm] Fracção de calcário <80pm Fracção de calcário >80 μπι Argila <80μπ> Cinza pirite <80pm [%] 1 97 2,2 1,6 0,01 - 500 48,21 32,13 18, 62 1,04 0,85 2 97 2,2 1,6 0,01 - 1.000 40,17 40,17 18, 62 1,04 0,72 3 97 2,2 1,6 0,01 - 1.500 32,13 48,21 18, 62 1,04 0,65 4 97 2,2 1,6 0,01 - 2.000 24,1 56,24 18,62 1,04 0,81 5 - fora da gama óptima 97 2,2 1,6 0,01 - 2.500 24,1 56,24 18,62 1,04 1,82 6 - conforme tecnologia convencional 97 2,2 1,6 0,01 - 315 65,88 14,46 18, 62 1,04 0, 94 31 u,

t [0082] O cru 1 com calcário grosseiramente moído é representativo do processo de acordo com a invenção já acima descrito. O cru 6 com calcário finamente moido é representativo da tecnologia conhecida e serve de cru de referência. Os grânulos preparados foram calcinados a 1.450 °C da seguinte maneira: [0083] Para a calcinação utilizou-se uma amostra de cerca de 500 g de cada cru.

[0084] Os grãos secos de cada cru foram aquecidos num forno rotativo de laboratório com aquecimento eléctrico, pré-aquecido a 600 °C, e seguidamente levados ao longo de 50 min até 1.450 °C e seguidamente sinterizados durante 30 min a esta temperatura. Seguidamente os crus calcinados foram retirados do forno e arrefecidos rapidamente até à temperatura ambiente, por exposição ao ar em repouso. Depois disso fragmentou-se uma amostra de cada cru preparado até atingir a necessária finura, tendo o teor de cal livre sido então determinado quimicamente por via húmida. Os resultados obtidos para o teor de cal livre, representados na tabela 11, mostram que para um aumento da gama granulométrica de 0,01 - 500 μπι até 0,01 - 2.000 μπι e para um resíduo no crivo de 80 μπι de 40,17-56,24 % o teor de cal livre nos crus calcinados 2, 3 e 4 é menor, quando comparado com o dos crus calcinados 1, 5 e 6. Deverá referir-se que o teor de cal livre só se altera de maneira pouco significativa numa gama granulométrica tão vasta e >80 μπι, isto é, que o mesmo se situa abaixo de 1 %. Um aumento da gama granulométrica das fracções de calcário >80 μπι até aos 80-2.500 μπι afecta a reactividade do cru. Isto confirma um aumento do teor de cal livre, que pode ir até aos 1,8 %.

[0085] Dos exames laboratriais efectuados resulta que uma sinte-rização dinâmica do cru, isto é, uma solicitação mecânica durante o tratamento térmico do cru no forno rotativo faz com que a gama granulométrica óptima da componente alcalina do cru se situe acima de 80 μπι e vá até aos 2.000 μπι. 32 1

[0086] Deverá destacar-se que o limite superior da granulometria da componente alcalina do cru destinado à produção de clínquer de cimento não se situa só nos 500 μπι e nos 2.000 μπι, podendo em vez disso assumir qualquer valor compreendido entre 500 e 2.000 μηκ [0087] Fica novamente confirmado que contrariamente a todas as ideias até agora vulgarizadas os crus mais grosseiros podem ser bem sinterizados e granulados se forem criados os correspondentes pressupostos. Com base em exames microscópicos do clínquer deve portanto corrigir-se a opinião anteriormente emitida de que o cru grosseiro exerce uma influência negativa sobre a homogeneidade do clínquer. Apesar dos resíduos extremamente elevados no crivo resulta, nas condições apontadas, um clínquer surpreendentemente homogéneo, o que até hoje não era possível verificar.

[0088] Verificou-se que durante a sinterização do clínquer o alito cristaliza na sua modificação romboédrica a partir de cru tornado mais grosseiro de forma optimizada. Isto faz com que a actividade de um clínquer ou de um cimento produzido a partir desse cru seja acrescida, o que é confirmado pelo ensaio de resistência do cimento.

[0089] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção propõe-se que num processo de produção de cimento com uma sinterização dinâmica do cru, isto é, sujeita a um trabalho mecânico durante o tratamento térmico do cru no forno rotativo e com uma relação de classes granulométricas, entre a classe gra-nulométrica de 0,01-80 μπι e a classe granulométrica >80,01 μπι do cru, de 1,5:1 a 1:9, a fracção granulométrica com granulometrias superiores a 80,01 μιη e não só a componente alcalina do cru como também a componente ácida do cru presente com uma temperatura de fusão de 1.300 °C no máximo, contenham granulometrias que podem ir até 2.000 μπι. 33 [0090] Através desta medida é possível aumentar adicionalmente o teor de clínquer fundido na fase de sinterização e reduzir a temperatura de fusão, o que faz com que a formação do clínquer seja acelerada e a temperatura de sinterização durante a formação do clínquer seja reduzida.

[0091] É evidente que nestas condições o consumo específico de energia durante a moagem do cru e a sinterização do clínquer sejam adicionalmente reduzidos substancialmente, aumentando a capacidade de produção da instalação de moagem e do forno tubular rotativo. Nestas condições reduz-se a emissão de poeiras a partir do forno, o que faz diminuir as perdas de calor nesse forno. Reduzem-se portanto os custos de exploração relacionados com a produção de clínquer.

[0092] O atrás exposto pode ser explicado da seguinte maneira: [0093] Tornando mais grosseira a quota-parte da fracção grosseira dos componentes alcalinos e ácidos do cru até aos 2.000 μπι, consegue-se que a superfície de reacção entre os componentes alcalinos e ácidos do cru seja consideravelmente restringida. Em consequência disso reduz-se ainda consideravelmente a formação topoquímica indesejada do C2S em vez do CS ou do C3S2 já existentes nos componentes ácidos do cru a montante da zona de sinterização, sendo aumentada a quota-parte do clínquer fundido, rico em Si02, que tem a sua origem nos componentes ácidos do cru.

[0094] Para outros exemplos de realização utilizaram-se as matérias-primas 2 e 3 indicadas na tabela 4. As matérias-primas 2 são constituídas por calcário e escória de fósforo e as matérias-primas 3 por marga calcária, xisto e cinzas de pirite 2. A preparação do cru e a calcinação dos crus efectuaram-se exacta-mente da mesma maneira que no exemplo aí explicado. Distinguindo-se daquele exemplo moeram-se agora não só os componentes alcalinos do cru mas também os componentes ácidos do mesmo, até se I—^ ^^ obterem gamas granulométricas de 0,01-500 μιη, 0,01-1.000 μm, 0, 01-1.500 μιη e 0,01-2.000 μm.

[0095] A homogeneização dos crus foi novamente efectuada num misturador com esferas de borracha. Seguidamente prepararara-se a partir dos crus e pela adição de água grãos com um diâmetro de 5-10 mm, que foram submetidos a uma secagem de duas horas a 110 °C.

[0096] Estes grãos foram calcinados a 1.450 °C da maneira que se segue.

[0097] Para a calcinação utilizou-se uma amostra de cerca de 500 g de cada cru. Os grãos secos de cada cru foram provisoriamente aquecidos num forno rotativo de laboratório com aquecimento eléctrico, pré-aquecido a 600 °C, e seguidamente levados ao longo de 50 min até 1.450 °C e depois sinterizados durante 30 min a esta temperatura. Seguidamente os crus calcinados foram retirados do forno e arrefecidos rapidamente até à temperatura ambiente. Depois disso fragmentou-se uma amostra de cada cru preparado até atingir a necessária finura, tendo o teor de cal livre sido então determinado quimicamente por via húmida.

[0098] As caracteristicas químicas dos crus, bem como o consumo de energia e o teor de cal livre determinados na dependência das relações granulométricas e das gamas granulométricas do cru moído encontram-se indicados nas tabelas 12 e 13. 35

Tabela 12: Γ L-Cj

Resultados do exame do cru à base das matérias-primas 2 Cru Composição do cru [%] Kst II SM TM Gamas granulo-métricas do cru [pm] Relação entre as fracções <80 pm e >80 [im do calcário (resíduo no crivo Teor de cal livre [%] Consumo específico de energia para a moagem do cru Calcário Escória de fósforo de 80 pm do cru [%]) [kWh/t] Cru com 500 pm no máximo 1 60, 60 39,40 100 12,68 6,59 500 (1:1) 0,30 5,1 Crus com 2.000 um no máximo 2 60, 60 39,40 100 12, 68 6,59 500 (1,5:1) 0,53 5,4 3 60, 60 39,40 100 12,68 6,59 1.000 (1:1) 0,22 4,5 4 60,60 39,40 100 12,68 6,59 1.500 (1:1,5) 0,40 3,5 5 60, 60 39, 40 100 12,68 6,59 2.000 (1:2) 0,46 3,0 6 60, 60 39,40 100 12,68 6,59 2.000 (1:3) 0,55 2,8 7 60,60 39,40 100 12,68 6,59 2.000 (1:9) 0,98 2,2

Tabela 13:

Resultados do exame do cru à base das matérias-primas 3 Cru Composição do cru [%] Kst II SM TM Gamas granulo-métricas do cru [pm] Relação entre as fracções <80 pm e >80 pm do calcário Teor de cal livre [%] Consumo específico de energia para a moagem do cru Marga calcá ria Xisto Cinzas de pirite 2 (resíduo no crivo de 80 pm do cru [%]) [kWh/t] Cru com 500 pm no máximo 1 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 500 (1:1) 0,26 4,9 Crus com 2.000 pm no máximo 2 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 500 (1,5:1) 0,58 75,2 3 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1.000 (1:1) 0,24 4,6 4 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 1.500 (1:1,5) 0,30 4,0 36 V f u 5 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1, 45 2.000 (1:2) 0,44 3,2 6 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 2.000 (1:3) 0,68 3,0 7* 77,41 22,36 0,23 93,2 2,45 1,45 2.000 (1:9) 1,56 2, 6 [0099] Os resultados evidenciados nas tabelas 12 e 13 mostram que o teor de cal livre em amostras de dois tipos de cru examinado, calcinadas a 1.450 °C, ao reduzir a relação de fracções granulométricas de 1,5:1 para 1:9 e aumentar a gama granulomé-trica de 0,01-500 μιτι até 0,01-2.000 μ, independentemente da natureza do cru, é no essencial um pouco mais baixo do que nas amostras com um máximo de 500 μια, isto é, verifica-se um aumento da reactividade dos crus.

[0100] Neste contexto deverá referir-se que para uma diminuição simultânea da relação das fracções granulométricas dos componentes alcalinos e ácidos do cru numa gama compreendida entre 1,5:1 a 1:4 e 1:9 e para um aumento da gama granulométrica até aos 0, 01-1.000 μια, 0,01-1.500 μια e 0,01-2.000 μπι se verifica um aumento da reactividade dos crus examinados (com uma reactividade máxima a meio desta gama), quando comparado com o cru com 500 μια no máximo. A redução da relação das fracções granulométricas até 1:9 afecta a reactividade do cru, o que é confirmado pelo aumento do teor de cal livre até 0,98 e 1,56 %, respectivamente. Nestas condições o teor de cal livre para a relação das fracções granulométricas de 1:9 é um pouco maior do que no exemplo com 500 μιη no máximo. Apesar disso é possível produzir clínquer a partir do cru mais grosseiro.

[0101] Dos exames realizados resulta que a gama granulométrica óptima do cru para relações de fracções granulométricas entre a fracção granulométrica <80 μια e a fracção granulométrica >80 μια de 1,5:1 a 1:9, acompanhada de um engrossamento simultâneo dos componentes alcalinos e ácidos e com uma composição química coincidente dos componentes ácidos do cru nos eutécticos observados de uma nova maneira, pode ser aumentada até 2.000 μπι. 37 V Γ u

Dos dados apresentados nas tabelas 12 e 13 resulta além disso que o consumo de energia para a moagem do cru se reduz consideravelmente ao diminuir a relação das fracções granulométricas e ao aumentar as gamas granulométricas de ambos os componentes do cru até 0,01-1.000 μπι, 0, 01-1.500 μιη e 0, 01-2.000 μπι.

[0102] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção propõe-se que a quota-parte da fracção alcalina de granulo-metria fina do cru, a moer finamente, seja moída em conjunto com os componentes ácidos do cru a moer a menos de 80 μπι (suportes de Si02, A1203 e Fe2C>3) , de modo a obter-se uma granulometria de 0,01-32 μπι a 0,01-70 μπι e que a quota-parte da fracção alcalina de granulometria grosseira a moer a mais de 80 μπι seja moída de modo a obter-se uma granulometria de 90-2.000 μπι a 200-2.000 μπι e que seja totalmente ou parcialmente removida uma fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias compreendidas entre 70-90 μπι e 32-200 μπι.

[0103] Com esta medida é possível acelerar consideravelmente, já a temperaturas baixas, as reacções do corpo sólido e em consequência disso incrementar a formação de silicatos de fusão fácil, tais como CS e C3S2, em vez de C2S. Daí resulta um aumento da capacidade de produção do forno e uma diminuição do consumo específico de combustível para a produção do clínquer.

[0104] Isto pode ser explicado da seguinte maneira:

Os exames experimentais e termodinâmicos existentes mostram que o mineral que no sistema heterogéneo CaO - Si02 se forma em primeiro lugar sob condições metastáveis, independentemente da relação entre CaO e Si02, é o C2S. Para uma relação molecular entre CaO e Si02 de 1:1 ou de 3:2 só se podem formar, por analogia, CS ou C2S2 quando a quota-parte do CaO capaz de entrar em reacções do estado sólido, cujos iões Ca2- são os que maior mobilidade têm, tiverem sido totalmente incorporados. Isto significa que a desejada formação de CS ou C2S2 no sistema CaO - Si02 se torna 38 Γ u mais lenta e necessita de um determinado tempo. Isto quer dizer que, enquanto as partículas (<80 μιη) capazes de entrar em reac-ções do corpo sólido dos componentes alcalinos e ácidos do cru não foram ainda incorporados de forma alguma até aos 1.200 °C (antes da formação da massa fundida) e que o C2S, de fusão difícil, não chega de preferência a ser totalmente convertido em si-lícatos de CS e de C3S2 de fácil fusão, a quota-parte de massa fundida não é aumentada durante a formação do alito na zona de sinterização. Em consequência disto a nova tecnologia não pode, nestas condições, ser totalmente concretizada.

[0105] Uma fragmentação suplementar da quota-parte finamente moída dos componentes alcalinos do cru e especialmente dos componentes ácidos do cru, que devem tornar-se capazes de reacções do estado sólido, até abaixo de 7 0 μιη ou 32 μιη, provoca uma considerável aceleração das reacções do estado sólido. Daí resulta uma formação atempada dos silicatos de fácil fusão, que formam o eu-téctico escolhido, em vez do C2S, antes de se aquecer o cru a cerca de 1.250 °C. Isto provoca uma consolidação e uma manutenção da composição química do novo eutéctico em formação, rico em SÍO2, antes de o mesmo fundir. Daqui resulta um aumento da parte fundida.

[0106] O aumento da quota-parte capaz de entrar em reacções de fusão dos componentes alcalinos do cru (fracção de grão grosseiro compreendida entre 80 e 2.000 μιη) por retirada de uma fracção granulométrica intermédia com uma granulometria de 80-90 μιη a 80-200 μιη provoca, devido à diminuição da superfície reactiva dos componentes alcalinos do cru, uma diminuição da formação topo-química do C2S a 1.200-1.280 °C, antes de ocorrer a fusão do clínquer. Daqui resulta um aumento da quota-parte de clínquer fundido. Em consequência disso é possível aumentar a reactivida-de do cru. 39 ! [0107] Para generalizar a explicação acima descrita deverá constatar-se que a gama granulométrica (fracção granulométrica intermédia) de 32 μιη a 200 μπ\ possui, no que se refere à sua reac-tividade (capaz de reacções do estado sólido ou por fusão), uma posição intermédia. Para aumentar a reactividade do cru, será por isso razoável remover esta fracção granulométrica intermédia .

[0108] Para outros exemplos de realização utilizaram-se para os exames laboratoriais os mesmos componentes de matéria prima que no exemplo 1 representado na tabela 1.

[0109] A argila, em conjunto com a cinza de pirite e a quota-parte finamente moida do calcário, foi moida adicionalmente e separadamente de maneira a obterem-se as gamas granulométricas de 0,01-20 μιη, 0,01-32 μια, 0,01-45 μπι e 0,01-72 μπι. A fracção de grão grosseiro do calcário foi moida de modo a obterem-se as gamas granulométricas de 90-2.000 μιη, 125-2.000 μια, 200-2.000 μπι e 250-2.000 μπι. As relações granulométricas do calcário encontram-se indicadas na tabela 14.

Tabela 14:

As gamas granulométricas do calcário e as relações entre elas Moagem n° Fracções granulométricas % Relação entre fracções Resíduo no crivo de 80 μτη % Consumo especifico de energia kWh/h <80 μιη >80 μπι Ia moagem 0,01-32 80-2000 1,0:1,5 60 3,20 2a moagem 0,01-45 80-2000 1,0:1,5 60 2,87 3a moagem 0,01-72 80-2000 1,0:1,5 60 2, 68 4a moagem 0,01-32 90-2000 1,0:1,0 50 3,10 5a moagem 0,01-45 125-2000 1,5:1,0 40 2,96 6a moagem 0,01-72 200-2000 1,5:1,0 40 2,85 7a moagem -fora da zona óptima 0,01-72 250-2000 1,5:1,0 40 2,61 40

tf 8 a moagem -fora da zona óptima 0,01-25 90-2000 1,0:1,0 50 3, 60 9 a moagem -conforme reivindicação 1 0,01-80 80-500 1,5:1,0 40 4,04 [0110] Seguidamente prepararam-se a partir da argila, da cinza de pirite e das fracções de calcário, com base nos cálculos efectuados, as misturas de cru cujas relações de mistura se encontram indicadas na tabela 6.

[0111] A homogeneização e a calcinação dos crus foram realizados exactamente da mesma maneira que no exemplo indicado mais acima.

[0112] A tabela 15 mostra os resultados destes exames.

Tabela 15:

Efeito sobre a reactividade do cru, que se verifica ao retirar as fracções granulomé-tricas intermédias do calcário, da argila e das cinzas de pirite Cru Kst II SM TM Fracção granulomé-trica do calcário Relação entre os componentes do cru [%] Teor de cal livre [%J <80 μπι >80 μιη <80 μπι >80 μιη <80 μπι 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Argila e cinza de pirite <32 μιη 1 97 2,2 1,6 0,01-32 80-2000 32,13 48,21 18, 62 1,04 0,24 2 97 2,2 1,6 0,01-45 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,36 3 97 2,2 1,6 0,01-72 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,51 4 97 2,2 1,6 0,01-32 90-2000 40,17 40,17 18,62 1,04 0,18 5 97 2,2 1,6 0,01-45 125-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,31 6 97 2,2 1,6 0,01-72 200-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,42 Argila e cinza de pirite <45 μπι 7 97 2,2 1,6 0,01-32 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,33 8 97 2,2 1,6 0,01-45 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,45 9 97 2,2 1,6 0,01-72 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,59 10 97 2,2 1,6 0,01-32 90-2000 40,17 40,17 18,62 1,04 0,26 11 97 2,2 1,6 0,01-45 125-2000 32,13 48,21 18, 62 1,04 0,42 12 97 2,2 1,6 0,01-72 200-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,51 Argila e cinza de pirite <72 μπι 13 97 2,2 1,6 0,01-32 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,45 14 97 2,2 1,6 0,01-45 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,53 15 97 2,2 1,6 0,01-72 80-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0, 60 16 97 2,2 1,6 0,01-32 90-2000 40,17 40,17 18,62 1,04 0,38 17 97 2,2 1,6 0,01-45 125-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,59 18 97 2,2 1,6 0,01-72 200-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 0,60 41 Γ

Fora dos parâmetros óptimos - Argila e cinza de pirite <52 μπι 19 97 2,2 1,6 0,01-72 250-2000 32,13 48,21 18,62 1,04 1,53 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 20 97 2,2 1,6 0,01-25 90-2000 40,17 40,17 18,62 1,04 0,16 Cru conforme reivindicação 1 21 97 2,2 1,6 0,01-80 80-500 32,13 48,21 0,85 [0113] Os resultados apresentados mostram que uma remoção das fracções granulométricas acima e abaixo de 80 μπι conduz a um aumento da reactividade do cru.

[0114] Neste contexto pode por exemplo efectuar-se também a remoção total ou parcial de uma fracção granulométrica intermédia do cru, compreendida entre 32 e 200 μιη.

[0115] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção propõe-se que seja separada uma fracção granulométrica de componentes alcalinos do cru, enriquecida com cristais de quartzo maiores que 40 μιη, que seguidamente será molda em conjunto com os componentes ácidos do cru a moer finamente abaixo de 40-80 μιη e com a quota-parte a moer para obter a fracção alcalina de granulometria fina do cru.

[0116] Isto faz com que seja possível acelerar substancialmente as reacções do estado sólido para a incorporação química do quartzo a temperaturas relativamente baixas e aumentar a formação de silicatos de fácil fusão, tais como o CS e o C3S2, em vez do C2S. Daí resulta um acréscimo da capacidade de produção do forno e um decréscimo do consumo específico de combustível para a produção do clínquer.

[0117] Isto explica-se da seguinte maneira: [0118] Os grãos de quartzo têm uma dureza aproximadamente dupla da dos grãos de calcite. Daqui resulta durante a moagem do cru um enriquecimento do quartzo numa gama granulométrica que coincide com as granulometrias mais frequentes do quartzo. 42 [0119] Quando os grãos de quartzo estiverem finamente e uniformemente distribuídos na rocha, isto é, quando os grãos de quartzo tiverem menos de 40 μιη, não há perigo de a reactividade do cru ser afectada. Se a granulometria do quartzo for superior a 40 μιη, a reactividade do cru é substancialmente afectada, tanto pela aplicação da tecnologia convencional, segundo a qual o cru é habitualmente moído finamente, como também pela aplicação da nova tecnologia aqui proposta, de acordo com a qual as matérias-primas alcalinas são moídas grosseiramente.

[0120] Não é possível englobar quimicamente na sua totalidade as partículas grosseiras de quartzo (>40 mm) a uma gama de temperaturas mais baixa, de 900-1.200 °C. Isto faz com que exista um excesso de CaO livre capaz de entrar em reacções do estado sólido. Daqui resulta a formação topoquímica indesejada do C2S, em vez do CS de fácil fusão ou dos silicatos de C3S2. Uma vez que não é portanto possível converter os grãos grosseiros de quartzo em silicatos de fácil fusão (CS e C3S2), a quota-parte de massa fundida torna-se menor e a formação de clínquer é afectada. Por esse motivo torna-se necessário separar a gama de granulometria grosseira enriquecida de Si02 e moê-la finamente abaixo de 40-70 ou de 80 μιη.

[0121] A seguir descrevem-se ainda outros exemplos de realização da invenção, em que se utilizaram durante os exames o calcário, a argila e cinzas de pirite de uma fábrica de cimento, estando a respectiva composição química registada na tabela 16. 43

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Tabela 16:

Composição química das matérias-primas Componentes Calcário Argila Cinzas de pirite Perdas por calcinação 40,66 13, 95 8,70 Si02 5,40 54,68 12.20 A1203 1,13 15,41 2,58 Fe203 0,56 3,83 68,70 CaO 51,15 8,93 2,25 MgO 0,84 1,43 0,98 S03 0,12 0,60 3,45 K20 0,05 0,71 0,64 Na20 0,03 0,36 0,31 Resto 0,06 0,1 0,19 Total 100 100 100 [0122] De acordo com a análise química a quota-parte de quartzo no calcário é de 2,8 %. Devido ao seu teor de calcite de 91 %, determinado por cálculo, este material deve ser designado por calcário margoso. 0 padrão da distribuição de quartzo foi examinado ao microscópio com o auxílio de lamínulas de material observadas à transparência. 0 quartzo apresenta frequentemente uma estrutura por zonas. A granulometria dos cristais alongados estende-se de 150*70 μιη até 600*150 μιη. A granulometria mais frequente do quartzo é de cerca de 18 0*90 μπι. Para determinar a distribuição do quartzo, o calcário moído grosseiramente e com um resíduo de 50 % no crivo de 80 μιη foi repartido por peneiragem à mão nas fracções granulométricas <32 μιη, 32-63 μιη, 63-90 μιη, 90-125 μπι, 125-200 μιη, 200-250 μπι, 250-315 μπι, 315-500 μπι, 500-1.000 μιη e >1.000 μιη.

[0123] Ο teor de quartzo da amostra total e de cada fracção foi analisado quimicamente. Os resultados constam da tabela 17 anexa . 44

V

Tabela 17:

Efeito da moagem sobre a distribuição do quartzo pelas classe granulométricas Quota-parte mássica Amostra total Fracção granulométrica [%] [%] >1000 315-500 250-315 200-250 125-200 80-125 63-80 32-63 <32 Participação na fracção 100 2,4 4,1 5,3 8,5 15,5 9 5,4 7,0 39, 6 Teor de quartzo nas fracções singulares 2,2 2,2 2,15 2,14 2,11 2, 64 4,31 4,07 2,75 1,24 Quota-parte de quartzo no teor total 100 2,27 4,09 5,00 8,18 18,64 17,73 10,00 8,64 22,27 [0124] O calcário moído distingue-se por um enriquecimento sensível do teor de quartzo numa gama compreendida entre 63 e 200 μιη. Esta gama enriquecida em quartzo está em conformidade com a quota-parte máxima do quartzo nos grãos de cristal de 180*90 mm. É evidente que um enriquecimento em quartzo nas fracções granu-lométricas grosseiras não é vantajoso nem para o cru habitualmente finamente moído nem para o cru moído grosseiramente.

[0125] Para determinar o efeito negativo do enriquecimento de quartzo das fracções granulométricas de 63-200 μιη sobre a reacti-vidade do cru, separou-se da segunda metade do calcário grosseiramente moído uma fracção granulométrica de 63 μιη a 200 μιη, que foi seguidamente moída uma segunda vez abaixo de 40 μιη e depois adicionada de novo à parte restante desta metade do calcário. Deste modo é possível moer abaixo de 40 μπι quase metade do quartzo ou mais precisamente 1,02 % de 2,2 %, ou seja 46,37 % do teor total de quartzo. Seguidamente foram preparados os dois seguintes crus: - um primeiro cru a partir da primeira metade do calcário grosseiramente moído; - um segundo cru a partir da segunda metade do calcário grosseiramente moído, no qual uma fracção granulométrica de 63-200 μιη enriquecida em quartzo foi sujeita a uma segunda moagem a menos de 4 0 μιη. 45

L·, [0126] Também neste caso a preparação e a calcinação dos crus foram realizadas exactamente de acordo com o exemplo acima descrito.

[0127] A relação das fracções granulométricas do calcário situadas abaixo de 80 ^ e acima de 80 μπι e a relação dos componentes do cru e ainda para além disso o teor de cal livre nas amostras calcinadas encontram-se representados na tabela 18.

[0128] Dos dados ai patentes resulta que no cru calcinado durante 30 min a 1.450 °C, cujo calcário com uma gama granulométrica de 63-200 μπι não foi sujeito a uma segunda moagem, o teor de cal livre é nitidamente superior ao de um material a calcinar obtido a partir do cru, cujo calcário foi sujeito a uma segunda moagem numa fracção granulométrica de 63-200 μιη enriquecida em quartzo. Dai se conclui que no caso de a fracção granulométrica enriquecida de quartzo grosseiramente cristalino da componente alcalina do cru não for sujeito a uma segunda moagem, a nova tecnologia não pode funcionar, isto é, que a formação do clinquer se processa então de acordo com o mecanismo convencional.

[0129] Para além disso pode por exemplo efectuar-se também a separação e a subsequente segunda moagem a menos de 40-80 μπι da fracção granulométrica enriquecida de quartzo grosseiramente cristalino da componente alcalina do cru, durante a moagem conjunta de todas as matérias primas. 46 r u

Tabela 18:

Efeito da segunda moagem da fracção granulométrica enriquecida em quartzo de cristais grosseiros da componente alcalina do cru sobre a reactividade desse cru

Kt [P] SM MT Percentagem de matéria-prima [%] Composição quimica do cru (%] Relação entre fraeções de calcário <80>80 pm Residuo de cru no crivo de 80 μπι t%] Teor de cal livre [%] Cale ário Ar gila Cin zas pi rite Per- das calc ina ção Si02 AI2O3 Fe2<>3 CaO A gama de 63-200 fim enriquecida em quartzo não foi sujeita a segunda moagem 95 2,5 1,8 81,08 17,65 1,27 65,54 14,18 3,67 2,00 43,08 1,17:1,0 37,3 6,23 A gama de 63-200 |lm enriquecida em quartzo foi submetida a uma segunda moagem a menos de 40 um 95 2,5 1,8 81,08 17,65 1,27 35,54 14,18 3,67 2,00 43,08 1,70:1,0 30,0 0,89 [0130] De acordo com uma outra forma de configuração da invenção propõe-se que a quota-parte das matérias primas alcalinas (contendo calcite) para a fracção de grão grosseiro seja moida separadamente da quota-parte das matérias-primas alcalinas (contendo calcite) para a fracção de grão fino e esta quota-parte para a fracção alcalina de granulometria fina seja moida conjuntamente com os componentes ácidos da matéria prima a moer finamente a menos de 90 pm, e com vista a um KSt II óptimo, seja seguidamente aduzida directamente, sem mistura prévia, à fase de calcinação, de acordo com os processos conhecidos.

[0131] Esta medida permite aumentar a reactividade do cru, isto é, incrementar a capacidade de produção do forno e reduzir o consumo de combustível durante a calcinação do clinquer.

[0132] Isto pode ser explicado da seguinte maneira: [0133] É conhecido que durante a moagem fina da moenda se formam aglomerados e há um enguedelhamento. Esta reconsolidação de material finamente moído é provocada por: electricidade estática: as partículas mais finas são carregadas de electricidade estática durante a moagem, processo no 47

V

u ^ qual as partículas carregadas de electricidade estática diferente se atraem e se aglomeram desta maneira; energias com efeito de superfície: a valência de átomos ou de grupos de átomos à superfície de corpos sólidos (possivelmente e sempre que se utilizam meios auxiliares de moagem) não se encontra completamente saturada; - aglomeração mecânica: os aglomerados são socados e estampados pelos choques dos corpos de moagem.

[0134] De maneira vantajosa estes fenómenos podem ser aproveitados para incrementar a reactividade do cru nas condições da nova tecnologia proposta.

[0135] A formação dos aglomerados unicamente a partir da quota-parte fina do cru homogeneizado, seguida de uma compactação dos aglomerados, provoca por um lado, devido a uma compactação do cru, isto é, devido à redução do afastamento entre as partículas finas, um incremento da velocidade das reacções do estado sólido. Em· consequência disso aumenta a conversão do Si02, bem como da calcite finamente moída, em Cs e C3S2 de fusão fácil, formando-se provisoriamente C2S.

[0136] Por outro lado uma redução das reacções à superfície entre a quota-parte finamente moída e a quota-parte grosseiramente moída do cru provoca, devido à ausência da homogeneização, a manutenção e a fixação da composição de fácil fusão do material a calcinar. Daí resulta à temperatura de calcinação integral um aumento da quota-parte da massa fundida e da reactividade do cru.

[0137] Para os exames relativos a outros exemplos de realização da invenção utilizaram-se de novo os mesmos componentes de cru que nos exemplos já mais acima explicados. A preparação e a calcinação dos crus foi efectuada exactamente da mesma maneira que anteriormente. Para este efeito a quota-parte das matérias- 48 L-Cj ........^ \1 ' primas para a fracção de grão fino a moer a menos de 80 μπι e a quota-parte dos componentes alcalinos da matéria-prima contendo calcite e a moer a mais de 80 μπι foram moídos separadamente para integrar a fracção de grão grosseiro.

Tabela 19:

Influência do processo de homogeneização sobre a reactividade do cru Cru Kst II SM TM Fracções granulomé-tricas do calcário [μπι] Relação entre os componentes do cru [*] Teor de cal livre [%] <80 μπι >80 μπι Fracção calcário <80 μπι Fracção calcário >80 μπι Argila Cinza de pirite Moagem conjunta de todos os componentes da matéria-prima 1 97 2,2 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 0,61 2 97 2,2 1,6 0,01-45 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 0,33 3 95 2,5 1,83 0,01-63 125-1500 51,08 30,00 17,65 1,27 0,82 Moagem separada de todos os componentes da matéria-prima, seguido da homogeneização do cru antes da calcinação 4 97 2,2 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 0,67 5 97 2,2 1,6 0,01-45 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 0,36 6 95 2,5 1,83 0,01-63 125-1500 51,08 30,00 17,65 1,27 0,89 Moagem conjunta dos componentes ácidos da matéria prima, com a quota-parte da fracção de grão fino do cru dos componentes alcalinos. Homogeneização do cru no misturador sem corpos misturadores, antes da calcinação 7 97 2,2 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 0,46 8 97 2,2 1,6 0,01-45 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 0,24 9 95 2,5 1,83 0,01-63 125-1500 51,08 30,00 17,65 1,27 0,73 [0138] Os dados indicados na tabela mostram claramente que a moagem conjunta da quota-parte de matéria-prima para a fracção granulométrica fina melhora a reactividade do cru.

[0139] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção prevê-se que a fracção granulométrica fina dos componentes alcalinos (contendo calcite) do cru seja introduzida em conjunto com os componentes ácidos do cru moídos finamente a menos de 80 μπι, separadamente da fracção de grão grosseiro moída a mais de 80 μπι da componente alcalina do cru, naquela via de um pré-aquecedor tipo ciclone de duas vias, com um escalão de calcinação subdividido num escalão de pré-calcificação e numa etapa de pós-calcificação, que é aquecido pelos gases de escape da etapa de 49

V

sinterização, e que a fracção granulométrica grosseira da componente alcalina do cru seja aduzida separadamente à segunda via, que é aquecida pelos gases quentes provenientes da etapa de pré-calcinação .

[0140] Também esta medida permite aumentar a reactividade do cru, isto é, incrementar a capacidade de produção do forno e reduzir o consumo de combustível para a calcinação do clínquer.

[0141] A este respeito dão-se as seguintes explicações: 1) Para evitar uma emissão de S03, Cl2 e F2 é conveniente fazer passar os gases do forno através da quota-parte finamente moída do cru. 0 objectivo desta medida é o de aumentar a superfície de reacção. 2) A presença de componentes secundários no estado gasoso, tais como compostos voláteis de Cl, F, S e alcalis, nos gases do forno acelera as conversões químicas das partículas de granu-lometria grosseira do quartzo. Isto é especialmente importante para o aumento da quota-parte de CS e/ou de C3S2, em vez de C2S. Daí resulta um aumento da quota-parte de clínquer fundido e da reactividade do cru. 3) Resulta uma diminuição da formação de depósitos na câmara de entrada do forno e nos ciclones mais baixos do permutador de calor. 4) Um aquecimento da quota-parte finamente moida do cru em separado da quota-parte grosseiramente moída do cru melhora as condições para obter um aumento da quantidade de clínquer fundido.

[0142] A seguir descrevem-se mais outros exemplos de realização da invenção: 50 r [0143] Para os exames destes outros exemplos de realização utilizou-se o cru 4 do exemplo acima referido. Do material distribuído por três amostras juntou-se previamente à componente a moer finamente 0,5 % MgSiFe, 0,5 % CaCl2 e 1,0 % Na20 com K2O na relação de 1:3, sendo a mistura seguidamente moída e homogeneizada. Simulou-se desta maneira um circuito. A preparação do cru e a condução da calcinação foram realizados da mesma maneira que no exemplo anterior.

[0144] Para determinar o efeito separado do MgSiF6, do CaCl2 e dos alcalis sobre o grau de ligação do quartzo, para formar si-licatos, analisou-se adicionalmente, a 1.200 °C, o teor de quartzo livre no material a moer. Os dados obtidos encontram-se registados na tabela 20.

[0145] Dos resultados conclui-se que o teor de quartzito livre nas amostras com MgSiFô, CaCl2 e alcalis é, a 1.200 °C, mais baixo do que no cru sem aditivo. Isto condiciona uma redução do teor de cal livre no material a calcinar e na zona de calcinação completa (1.450 °C, após calcinação isotérmica de 30 min), uma vez que a parte fundida aumenta devido à formação de CS e/ou de C3S2, em vez de C2S.

[0146] Para além disso os dados disponíveis mostram que o efeito positivo dos aditivos de MgSiFô, CaCl2 e alcalis sobre a reacti-vidade do cru, cujo calcário está moído grosseiramente, é mais efectivo do que sobre o cru de referência, que foi moído finamente de acordo com a tecnologia tradicional.

[0147] Para além disso pode também por exemplo aduzir-se separadamente a quota-parte do cru moída a menos de 80 μπι a qualquer das vias de um pré-aquecedor tipo ciclone de duas vias, no qual ambas as vias são aquecidas pelos gases de escape do escalão de sinterização. 51

Tabela 20:

Efeito de aditivos contendo F, Cl e alcalis sobre a reactividade do cru Cru KSt II SM ΊΜ Gama granu-latétrica Relação entre as fracções do cru [%] Teor de quartzo a Teor de cal livre do calcário [%] Fracção de calcário <80 μη Fracção de calcário >80 μη Argila <80 pm Cinzas de pirite <80 pm 1.200 °C [%] a 1.450°C [%] Ccnfonre reinvid. 1 97 2,2 1,6 0,01-2.000 24,10 56,24 18,62 1,04 2,01 0,81 can 0,5 % MgSiFe 97 2,2 1,6 0,01-2.000 24,10 56,24 18,62 1,04 0,84 0,19 can 0,5 % CaCl2 97 2,2 1,6 0,01-2.000 24,10 56,24 18,62 1,04 0,95 0,28 can 1 % Νβ2θ + ]%0 97 2,2 1,6 0,01-2.000 24,10 56,24 18,62 1,04 1,23 0,64 cru de referência 97 2,2 1,6 0,01-250 79 1,33 18,62 1,04 1,90 0,93 cru da ref. can 0,5 % de MgSiFe 97 2,2 1,6 0,01-250 79 1,33 18,62 1,04 0,98 0,70 cru de ref. can 1 % de NaaO + KzO 97 2,2 1,6 0,01-250 79 1,33 18,62 1,04 1,15 1,26 [0148] De acordo com mais outra forma de configuração prevê-se que, tomando em consideração o efeito do circuito de alcalis sobre o teor real de alcalis no cru quente, ao introduzir o cru na fase de sinterização e em concordância com o teor real de MgO no cru quente, capaz de entrar em reacções do estado sólido, isto é, com o teor de MgO na quota-parte do cru moída a menos de 80 μιη, a relação entre o teor de MgO e o teor total de alcalis, quando forem adicionados aditivos de correcção à base de MgO ou de alcalis, se tenha de situar numa gama compreendida entre 2:1 e 5:1.

[0149] Com esta medida é igualmente possível aumentar a reacti-vidade do cru. Para além disso torna-se maior a estabilidade dos sulfatos e a estabilidade no tempo do cimento.

[0150] Em relação ao exposto esclarece-se o seguinte: [0151] Durante a calcinação do clínquer de cimento no forno rotativo uma parte dos alcalis volatiliza-se na zona de sinteriza- 52 ção e dá aso a um circuito de alcalis. 0 SO2 formado a partir do cru e do combustível liga-se no gás do forno, absorvendo oxigénio, com os alcalis volatilizados, resultando num sulfato de alcali sob a forma de vapor, que condensa sobre o material a calcinar nas zonas mais frias do forno, no pré-aquecedor e no cal-cinador. Era consequência disso o sulfato de alcali retorna, principalmente em conjunto com o material a calcinar, para a zona de sinterização e é, graças à sua difícil volatilização, debitado em conjunto com o clínquer, caso não seja dissociado por acção da reduzida pressão parcial do O2 e da elevada temperatura. Desde que não se encontrem incorporados nas fases de clínquer, os carbonatos de alcali são de novo volatilizados na zona de sinterização. Assim aumenta a concentração dos alcalis no material a calcinar, entre a zona de sinterização e o pré-aquecedor do tipo ciclone. Isto acelera por um lado as reacções do estado sólido, especialmente as conversões do quartzo, por outro lado afecta a formação do alito. Para evitar o efeito negativo dos alcalis sobre a formação do alito e melhorar a estabilidade dos sulfatos e a estabilidade no tempo do cimento, torna-se necessário incorporar os alcalis no fim da formação do clínquer nos silicatos alcalinos de magnésio, designadamente no Na20*Mg0*SiC>2 e K20*Mg0*6Si02. Os silicatos alcalinos de magnésio em formação podem também activar quimicamente o quartzo.

[0152] Não há problemas com a estabilidade volumétrica, uma vez que o silicato alcalino de magnésio Na20*Mg0*Si02*K20*Mg0*6Si02 é estável à temperatura até 1.450°C e o alito formado nas condições do processo de acordo com a invenção pode conter mais MgO.

[0153] Para mais exemplos de realização utilizou-se para os exames o cru 4 do exemplo acima referido e por exemplo de acordo com a reivindicação 1. Ao cru repartido em cinco amostras adicionou-se separadamente alcali e magnésio, tendo a mistura sido seguidamente homogeneizada. As relações quantitativas encontram-se representadas na tabela 21. 53 V.

Tabela 21:

Relações quantitativas dos aditivos nos crus a calcinar Aditivos Teor de aditivos (em relação à matéria calcinada) [%] Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5 Na20 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 K20 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 MgO 1,5 3,0 4,0 5,0 8,0 [0154] A preparação do cru e a condução da calcinação foram igualmente realizadas de maneira idêntica à do exemplo acima referido .

[0155] Para determinar o efeito da presença conjunta do MgO e dos alcalis em diferentes situações sobre a reactividade do quartzo e sobre a totalidade do cru analisou-se quimicamente por via húmida o teor de quartzo livre a 1.200 °C e o teor de cal livre a 1.450 °C após 30 min de permanência no material a calcinar. Os dados obtidos encontram-se registados na tabela 22.

[0156] Os resultados patentes mostram nitidamente que sob a ac-ção das relações MgO:alcalis ajustadas de forma optimizada aumenta a reactividade do cru (tabela 22) e a estabilidade dos sulfatos do cimento (tabela 23). Os exames mineralógicos efectu-ados mostraram que estes efeitos positivos são devidos à formação de silicatos alcalinos de magnésio. 54

Tabela 22:

Efeito das relações entre MgO e alcalis sobre a reactividade do cru Cru Teor de Teor de KstII SM TM Gama granulcné-trica Felação entre os ccrrpmentes do cru [%] Teor de quartzo Teor de cal alca lis MgO do calcário [μτη] Fracção calcário <80 μτη Fracção calcário >80 μτη Argila <80 μτη Cinzas pirite <80 μπι livre [%] livre [%] 1 1/5 1,5 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 1,20 0, 63 2 1,5 3,0 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 1,01 0,47 3 1,5 4,0 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 0,90 0,42 4 1,5 6,0 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 0,88 0,40 5 1,5 8,0 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 0, 92 0,41

Tabela 23:

Efeito do teor de MgO sobre a estabilidade ao sulfato

Teor de alcalis [%] Teor de MgO [%] Grau de estabilidade ao sulfato Teor de NaíSOí na solução de endurecimento [%] 0,37 0,92 3,0 0,5 1,5 0,79 0,73 0,64 1,5 4,0 0,83 0,81 0,73 [0157] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção a fracção grosseira dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias que vão de 80-500 a 80-2.000 μπι, é introduzida separadamente, numa quantidade equivalente a esse componentes, di-rectamente através da chama do forno e do lado contrário desse forno, a jusante da zona de sinterização, numa zona com uma gama de temperaturas de 1.250-1.350 °C, para incorporar no clinquer esta fracção grosseira dos componentes alcalinos do cru, introduzida nessa zona. O quantitativo desta fracção grosseira poderá ir a até um valor que assegure uma incorporação completa no clinquer.

[0158] Esta medida deve sobretudo permitir obter uma redução da formação topoquimica de C2S, em vez do CS e do C3S2, imediatamente a jusante da zona de sinterização. Isto favorece as condições 55 Γ

t para a formação do novo eutéctico, rico em S1O2, e consequentemente da quota-parte de massa fundida.

[0159] Além disso esta medida permite também aumentar a reacti-vidade do cru, isto é, incrementar a capacidade de produção do forno e reduzir o consumo de combustível para a calcinação do clínquer.

[0160] Em relação ao exposto dão-se as seguintes explicações: [0161] A separação e a introdução separada da fracçâo grosseira dos componentes alcalinos do cru no forno, a uma gama de temperaturas de 1.250-1.350 °C, produz no material a calcinar condições ainda melhores para a manutenção e a consolidação da composição facilmente fundível do novo eutéctico enriquecido em SÍO2. Daí resulta um incremento ainda maior da quota-parte de massa fundida na composição química do eutéctico enriquecido em SÍO2. Isto por sua vez conduz a um incremento da reactividade do cru. Além disso a formação da cal livre acabada de ser produzida imediatamente a jusante e na própria zona de sinterização produz um aumento da actividade química da cal livre, uma vez que essa cal livre tem uma estrutura fina e ainda não está recristalizada.

[0162] Para os exames relativos a esta forma de configuração utilizou-se o cru 7 da tabela 19. A preparação do cru e o comportamento durante a calcinação só se distinguem daqueles outros exames pelo facto de a fracção grosseira dos componentes alcalinos do cru não ser aduzida desde o início da calcinação à quota-parte finamente moída do cru, mas só depois de a quota-parte finamente moída do cru ter já sido aquecida no forno rotativo de laboratório a 1.250-1.400 °C. Os resultados encontram-se representados na tabela 24.

[0163] Dos dados obtidos resulta que se verifica um crescimento da reactividade do cru grosseiramente moido nas condições reali- 56 zadas de acordo com a reivindicação 12, isto é, adicionando separadamente a quota-parte de calcário grosseiramente moído à quota-parte do cru finamente moído, previamente aquecida até 1.250 1.350 °C no forno rotativo.

Tabela 24:

Efeitos sobre a reactividade do cru da adição separada da fracção grosseira da quota-parte do calcário à quota-parte do cru finarrente moído, previamente aquecida no forno rotativo até 1.250-1.350 °C Cru KStII SM TM Gama granulará trica do calcário (pm] Relação entre os carpanentes do cru [%] Torperatura do aquecimento preliminar da parte fina do cru ΓΟ] Teor de cal livre [%] 80 pm 80 pm Fracção de calcário <80 pm Fracção de calcário >80 pm Argila >80 pm Cinzas de pirite >80 pm Moagem fina conjunta dos componentes ácidos do cru e da parte do calcário a moer finamente e moagem separada da parte do calcário a moer grosseiramente. A parte de calcário grosseiramente moída foi juntada antes do início da calcinação à parte finamente moída do cru. 1 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18, 62 1,04 - 0,46 A parte de calcário grosseiramente moída foi juntada à parte de cru finamente moída antes de a parte finamente moída do cru ser aquecida no forno rotativo a 1.250-1.350 °C. 2 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.250 0,28 3 97 3,3 1, 6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1,300 0,23 4 97 3,3 1, 6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.350 0,38 5 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.400 1,80 6 97 3,3 1, 6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.200 0,41- 0,45 [0164] De acordo com a invenção é no entanto possível, por exemplo, introduzir no forno, a uma gama de temperaturas de 1.250-1.350 °C, a parte do cru que foi separada, e isto tanto no estado pré-aquecido como também no estado calcinado.

[0165] De acordo com a invenção poderá além disso ser também vantajoso que de acordo com a reivindicação 13 uma fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulome-trias que vão de 60-125 μιη a 80-200 μπι, seja introduzida separadamente numa quantidade maior ou menor directamente através da chama do forno e através do lado contrário desse forno, a jusan- 57 te da zona de sinterização, para incorporar no clinquer esta fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru.

[0166] Pretende-se de preferência conseguir novamente uma redução da formação topoquimica de C2S, em vez de CS e de C3S2/ ime-diatamente a montante da zona de sinterização. Isto favorece as condições de formação de um novo eutéctico rico em Si02 e aumenta em consequência disso a quota-parte da massa fundida. Assim também é possível por esta via aumentar a reactividade do cru.

[0167] A introdução da fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru a jusante da zona de sinterização do forno, numa gama de temperaturas que vai de 1.250-1.450 °C, produz no material a calcinar condições ainda melhores para uma manutenção e uma consolidação da composição facilmente fundível do eutéctico enriquecido em Si02. Daí resulta um aumento ainda maior da massa fundida e da reactividade do cru. A cal livre acabada de formar a partir de partículas de calcite, com uma granulometria de 60-200 μπι, é imediatamente incorporada no clinquer, uma vez que a quota-parte desta fracção de grão intermédio é menor do que a quota-parte da fracção de grão grosseiro, com 80-2.000 μπι. A falta de partículas de carbonato de cálcio <60 pm na fracção de grão intermédio faz com que deixe de existir emissão de poeiras ao introduzi-la através da chama do forno a jusante da zona de sinterização. Para além disso a fracção de grão intermédio é comparativamente mais estreita, no que se refere à gama de gra-nulometrias, do que toda a gama situada acima dos 80 μπι, isto é, de 80 a 2.000 μπι. Por este motivo é possível cumprir com maior precisão o propósito de aduzir a fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru na zona compreendida entre a zona de sinterização e a zona de transição do forno. A formação de C2S imediatamente a montante da zona de sinterização é deste modo impossível. 58

Μ

t [0168] A seguir descrevem-se exemplos de realização a este propósito. Para os exames utilizou-se o cru 4 da tabela 11 e o cru 7 da tabela 19. A preparação do cru e o comportamento durante a calcinação no forno rotativo efectuaram-se da maneira a seguir descrita.

[0169] Separaram-se as fracções de granulometria intermédia dos componentes alcalinos do cru, que têm 60-200 μπι. O resto dos componentes alcalinos do cru, isto é, as partículas <60 μπι e as partículas acima de 200 μιη foram introduzidas em conjunto com os componentes ácidos do cru no forno eléctrico rotativo de laboratório pré-aquecido a 600 °C, com ou sem homogeneização prévia.

Para aquecer as amostras homogeneamente a 600 °C estas foram mantidas à temperatura constante durante 3 min no início da calcinação. Seguidamente, mas antes de esta fracção de grão intermédio ter sido introduzida no forno rotativo, foi aquecida a parte principal restante do cru de 600 °C a 1.250-1.450 °C, com uma velocidade uniforme de aumento do aquecimento de 17 °C/min. Seguidamente a fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, que tinha sido separada, é juntada à parte principal do cru, pré-aquecida no forno rotativo a 1.250-1.450 °C. Depois disso toda a amostra foi mantida à temperatura requerida em cada caso, numa gama compreendida entre 1.250 e 1.450 °C, durante 3 min, tendo o aquecimento sido continuado até à temperatura de calcinação perfeita (1.450 °C) , com a mesma velocidade de aumento do aquecimento de 17 °C/min, e finalmente mantida durante 30 min a uma temperatura constante. No fim da calcinação o clín-quer obtido foi rapidamente arrefecido à temperatura ambiente por exposição ao ar em repouso.

[0170] Os resultados dos exames realizados são apresentados na tabela 25. 59 Γ u [0171] Os dados obtidos mostram inequivocamente que pela adução da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com partículas de 0-2.000 μπι, da fracção de grão intermédio separada na zona compreendida entre as zonas de sinterização e de transição do forno, a temperaturas de 1.250-1.450 °C, se consegue aumentar a reactividade do cru. Isto confirma uma redução do teor de cal livre no clínquer obtido. Dai resulta um aumento da capacidade de produção do forno e uma redução do consumo de combustível para a calcinação do clínquer. 60 l^X11^ MM Iί *8& φ Η

ο 3 •Η Μ •Η α u f 2 ω tn toί tfl Ui u ^ (Xí •8 •Η Μ -Ρ Ο •Η

u I n"cu to too u tr> Ο&I Μ -Ρ 10

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O LO σ r** CM 00 o LO lO o O O 00 CM rH rH CM CM CM CM CM 00 oo σ r- σ O O O o O O O o O o rH o 0 o O o O o O O O o O o O 0 0 0 O o O o O LO LO o lO o O 0 0 LO oo 00 oo 00 00 CM OO M1 CM oo 00 CM i—1 rH rH rH rH i—1 rH rH rH rH rH 1—1 rH rH ’Φ *νΓ •^r O O O O O O O O O O O 0 O O r-t rH t—1 rH rH rH rH rH rH i—1 r-H rH 1—1 i—1 CM CM CM CM CM CM CM CM CM 0M CM OM CM CM MD LO MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD oo OD OD OO 00 0D CO 00 CO CO 0D OO 00 OD i—1 i—1 rH i—1 rH rH rH rH rH rH i—1 (—1 rH rH oo 00 00 00 00 00 oo 00 00 00 00 00 00 00 oo LO CM LO CM LO LO LO CM OD CM MD LO LO LO rH rH rH rH rH lo" 00 O rH rH 00 00 00 M1 •^r T O O o O O O o O O o CM LO O o CM CM CM lO O o O 0M 0M σ LO σι MD O «31 rH O o O O O LO rH i—1 OD rH rH rH rH rH LO r-v r- rH rH co m Γ0 00 00 00 00 00 00 00 oo oo OO 00 LO MD MD CO rH MD MD MD MD MD o rH MD MD CD OD OD O CM CO 00 CO 0D OD LO CM 00 OD CM CM 0M oo Γ0 CM CM CM CM CM CM 00 CM CM O O O O O O O O 0 O O R O O o o O O O O 0 O O o o o o O O O o O 0 O O O CM CM CM CM CM CM CM CM O o CM CM CM (M 1 1 1 1 1 f 1 CM 1 CM 1 1 1 O o o O o O O O 0 O 0 LO o lO o lO lO LO O 0 lO lO O o o CM CM CM O O o" lO Ch 1—1 CM 1—1 CM f—í Ή r-H CM Ch CO CM LO O LO O LO LO LO O O LO UO O CM O CM o CM CM CM o O O LO OM CM σι i—1 CM i—1 CM rH i—1 rH CM Os 0D CM rH rH i—1 rH rH i—1 rH rH rH rH rH O O O O O O O O O O O O O O 00 00 00 CM O 00 00 00 00 00 LO O 00 ΓΟ MD MD MD Γ- CO MD MD MD MD MD σ MD MD 00 00 00 CM O 00 00 00 00 00 LO o 00 00 MD MD MD r- OD MD MD MD MD MD <31 σ MD MD rH rH rH rH rH ϊ—1 O O O o O O O O O O O O O O O O O o O O O O O O O O O O MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD MD rH rH rH rH rH rH rH rH rH rH 1 t—1 rH rH 1—1 P $ CM CM CM CM CM 0M CM CM CM CM to -¾ CM <M CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM CM o r- r- r- [-“* r- Γ" Γ*· r-~ r- r- i Γ- Γ- r*· r- σ CTi σ σ Ch σ as OS a σ 10 0 σ σ σ s fC M o O rH 0M 00 τ—1 CM OO M1 LO M> r- CO a i—1 Pm rH rH rH rH A titulo comparativo, ura exemplo do cru 4, de acordo ccm a reivindicação 5. Moagem conjunta de todos os componentes do 61

1 a> £ o O o iíti O 0} •H Ί3 03 g O rti •rH ÍH T} 4-> '03 £ d) P X) 03 -P 03 G (ti Ή G o o N <05 p 03 tn (ti (D TS 0) ÍH o o -P O G o IdJ 03 o O- υ O 03 (íti rH Μ O j 4-1 03 o -P LO 03 g CN 03 3-1 £ (—! 03 •P 5-1 1—1 CD o3 03 T3 Λ d) Q3 CO 03 -P rd G >H o 03 03 3 +J cr cd P 03 u P co ω O Λ çu 3 £ O 03 cu X) £ +j 03 o cu X) o T3 03 X3 - cd *(—1 G g > P cd -r-f υ P υ o cd o5 X5 CD P 03 =*. G O 03 Ή i<d (—1 O d) 03 rd P υ N Λ —1 •rH O cd P m 03 03 -P O -P G -p G *P -r—I 03 03 Φ G 4-1 o 03 W CU Xi LO C\l 03 l-1 QJ Λ 03 Eh ' u, t 62 U, .......... ^ t [0172] De acordo cora mais outra forma de configuração vantajosa da invenção a fracção alcalina de cru de grão fino, inferior a 60-80 μπι, é introduzida era conjunto com os componentes ácidos do cru finamente moídos a menos de 60-80 μπι e separadamente da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru moídos a mais de 80 μιη, directamente na chama do forno, através da saída do mesmo e/ou através da câmara de entrada do forno, a jusante da zona de sinterização, numa zona com temperaturas de 1.100 a 1.400 °C, para incorporar no clínquer a fracção de grão fino dos componentes alcalinos do cru, moídos a menos de 60-80 μπι, em conjunto com estes componentes ácidos do cru finamente moídos.

[0173] Também desta maneira são favorecidas as condições para a formação do novo eutéctico rico era Si02, aumentando em consequência disso a parte de massa fundida, além de ser possível aumentar a reactividade do cru.

[0174] A este respeito dá-se a seguinte explicação: [0175] A introdução separada da fracção de grão fino dos componentes alcalinos do cru, em conjunto com os componentes ácidos do cru finamente moídos, numa gama de temperaturas que será nomeadamente de 1.200-1.450°C, cria ainda, no material a calcinar no sentido da manutenção e da consolidação da composição facilmente fundível do novo eutéctico, melhores condições do que no exemplo acima explicado. Daí resulta um acréscimo ainda maior da parte de material fundido com a composição química do eutéctico enriquecido em Si02, o que por sua vez conduz a um aumento da reactividade do cru.

[0176] Para os exames de acordo com os correspondentes exemplos utilizou-se o cru da tabela 24. A preparação do cru e o comportamento à calcinação só se distinguem nestes exames, em comparação com os exemplos anteriores, pelo facto de no início da calcinação não ser juntada à parte do cru finamente moída e previa- 63

mente aquecida a fracção de grão fino dos componentes alcalinos do cru, mas ter sido aduzida à fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru previamente aquecida a 1.200-1.450 °C no forno rotativo de laboratório a quota-parte de cru finamente moída. Os resultados encontram-se representados na tabela 26.

Tabela 26:

Efeito sobre a reactividade do cru ao juntar separadamente a componente finamente moída do cru à parte grosseiramente molda do calcário, previamente aquecida no forno rotativo a 1.250-1.450 °C Cru KStII SM TM Fraoções granulanétricas do calcário Relação entre acrqpcnentes do cru [%] Tenperatura da fracção grosseira Teor de cal livre <80 μη >80 μη Fracção calcário <80 μη Fracção calcário >80 μη Argila >80 μη Cinzas pirite >80 μη aquecida do calcário [°C] [%] A parte finamente molda do cru foi aduzida à parte grosseiramente moida do calcário depois de a parte grosseiramente moida do calcário ter sido aquecida no forno rotativo a 1.200-1.450 °C 1 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.200 0,22 2 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1,300 0,29 3 95 3,3 1,83 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.400 0,36 4 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.450 0,85 5 97 3,3 1,6 0,01-80 80,01-2000 32,13 48,23 18,62 1,04 1.100 0,39 [0177] Os dados obtidos mostram que sob condições óptimas a re-actividade do cru aumenta.

[0178] De acordo com a invenção também a parte retirada do cru, tanto no estado pré-aquecido como também no estado calcinado, pode, por exemplo, ser introduzida no forno a uma gama de temperaturas compreendida entre 1.250 e 1.350 °C.

[0179] A relação prevista de acordo com a invenção entre a fracção de grão fino e a fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru ou do próprio cru torna além disso possível que o tratamento térmico do cru a cozer a uma gama de temperaturas compreendida entre 850 °C e 1.250 °C se possa realizar numa atmosfera redutora de gás. 64 ~£ϊ> [0180] Durante esse processo pretende-se obter uma activação química do quartzo. Evita-se deste modo em larga medida a formação topoquímica de C2S em vez de CS e C3S2 a montante da zona de sinterização, sendo favorecida a formação do novo eutéctico rico em Si02, com o resultado de se obter um aumento da parte de matéria fundida e da reactividade do cru.

[0181] Em relação ao exposto dão-se as seguintes explicações: [0182] Na presença de condições redutoras criadas pelo meio ga soso redutor no seio do material a calcinar realiza-se na fase de sinterização uma redução dos óxidos de ferro (Fe203 Fe304

FeO) , bem como dos óxidos de enxofre, de crómio e de manganês. Nestas condições a estrutura cristalina do quartzo é quimicamente activada. A activação química do quartzo sujeito a um tratamento térmico num meio gasoso redutor é realizada sob a acção das temperaturas mais elevadas através de uma redução da relação molecular estequiométrica de oxigénio para silício inferior a 2. Isto conduz a uma falta de oxigénio na estrutura cristalina do quartzo. As vacâncias de O2 assim originadas na estrutura cristalina do quartzo fazem com que sejam incrementadas as conversões cristalo-químicas e a actividade química do quartzo.

[0183] A desacidificação do CaC03, que se realiza sob condições redutoras, deverá ser abaixada até uma temperatura de 60 °C.

[0184] 0 efeito catalítico do meio gasoso redutor sobre a actividade química do quartzo pode para além disso ser explicado pela actividade química extremamente avivada do ião Fe2- que se forma. Os iões de Fe2' formados sob a influência do meio gasoso redutor são capazes de formar uma nova solução com diversos componentes que contêm iões de Ca2' e formar ainda material localmente fundido, de fusão fácil, com uma baixa viscosidade nas zonas de contacto com o S1O2. 65

V

t [0185] Deste modo é possível favorecer a ligação integral do quartzo com os silicatos facilmente fundíveis, que são o CS e o C3S2, imediatamente a jusante da zona de sinterização e a 1.100-1.200 °C. Daí resulta um incremento da formação do CS e/ou do C3S2, em vez do CS2, e um aumento da parte de matéria fundida.

[0186] Para os exames dos respectivos exemplos de realização utilizou-se o cru 4 da tabela 11. A homogeneização do cru foi efectuada durante duas horas e de novo num misturador com esferas de borracha a servir de corpos misturadores. Para os subsequentes ensaios de calcinação prepararam-se a partir do cru e através da adição de água grãos com um diâmetro de 5-10 μπ\. Os grãos foram secos durante duas horas a 110 °C. Estes grãos foram calcinados da maneira a seguir indicada.

[0187] 400 g de cada amostra foram introduzidos no forno rotativo de laboratório pré-aquecido a 600 °C. Seguidamente o material a calcinar foi aquecido em 50 min para 1.450 °C, com um aumento uniforma da velocidade de aquecimento de 17 °C/min. Seguidamente o material a calcinar foi mantido a uma temperatura constante de 1.450 °C durante 30 min.

[0188] Para criar um meio gasoso redutor no material a calcinar no forno rotativo, a uma gama de temperaturas de 850-1.000 °C a 850-1.200 °C, introduziram-se no forno rotativo, a cada calcinação, esferas de grafite com um diâmetro de 30 mm a 850 °C e procedeu-se a descargas a 950 °C, 1.000 °C, 1.100 °C, 1.200 °C e 1.250 °C. Deste modo criou-se um meio gasoso redutor no material a calcinar no forno rotativo, nas respectivas gamas de temperatura de 850-950 °C, 850-1.000 °C, 850-1.100 °C, 850-1.200 °C e 850-1.250 °C. Para finalizar, as amostras calcinadas por redução foram descarregadas do forno e arrefecidas rapidamente à temperatura ambiente. 66

V

t [0189] Para determinar os efeitos do meio gasoso redutor sobre a reactividade do quartzo e do cru no seu total, a diferentes gamas de temperatura, analisou-se quimicamente no material a calcinar o teor de quartzo livre a 1.200 °C e o teor de cal livre a 1.450 °C, após um tempo de permanência no forno de 30 min. Os dados obtidos encontram-se registados na tabela 27.

Os dados em apreço mostram nitidamente que sob condições redutoras a reactividade do cru cresce paralelamente com o aumento da gama de temperatura até 850-1.200 °C. Um acréscimo ainda maior da gama de temperatura redutora até 850-1.250 °C já não traz qualquer aumento da reactividade do cru.

Tabela 27:

Influência do meio gasoso redutor sobre a reactividade do cru, na dependência da temperatura N° KstII SM TM Gama granu-larétrica Felação entre componentes do cru [%] Gama de tenperatu- Teor de quartzo Teor de cal livre a do calcário [%] Fracções calcário Argila Cinzas pirite ras da calcinação livre a 1.200 °C 1.450 °C <80 μη >80 μη redutora [%] [%] 1 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 - 2,01 0,81 2 97 2,2 1, 6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 850-950 1,95 0,78 3 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 850-1000 1,46 0,54 4 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 850-1100 0,89 0,29 5 97 2,2 1, 6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 850-1.200 0,56 0,15 6 97 2,2 1,6 0,01-2000 24,10 56,24 18,62 1,04 850-1.250 0,52 0,16 [0190] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção propõe-se que para a moagem da fracção de grão fino e da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru a relação entre o enchimento de corpos de moagem e o enchimento de moenda no moinho se situe entre 2 e 5, para o que se carrega a primeira câmara de um moinho de duas câmaras e um moinho de uma câmara, tratando-se de um enchimento binário de esferas, com esferas de um diâmetro médio de 84,7 mm, e, no caso de o enchimento ser constituído por diferentes tamanhos de esfera, com um diâmetro médio de esfera de 82 a 88 mm, sendo montada no moinho 67

tubular de duas câmaras, operado em circuito fechado e em circuito aberto, uma parede divisória, ficando a relação de comprimentos da primeira câmara para a segunda câmara a ser de 2:1 a 5,6:1.

[0191] Esta medida torna possível reduzir o consumo de energia para a moagem das matérias-primas, aumentar o débito do moinho e aumentar também o resíduo no crivo de 8 0 μιη, e diminuir ainda o nível de ruído, bem como o desgaste dos corpos de moagem e da blindagem durante o funcionamento do moinho tubular.

[0192] Isto explica-se da seguinte maneira: [0193] Como é do conhecimento geral, verifica-se durante a moagem fina da moenda a formação de aglomerados e de um enguedelha-mento, e isto em consequência da electricidade estática, de energias superficiais ou da compactação mecânica, tal como já foi descrito mais acima na página 44.

[0194] Estes fenómenos afectam consideravelmente a operação de moagem, quando esta for uma moagem fina, enquanto que esses mesmos fenómenos negativos são muito reduzidos no caso de uma moagem grosseira.

[0195] No estado actual da técnica as esferas de moagem batem frequentemente umas contra as outras no interior do moinho, sem atingir um grão de moenda. Este fenómeno é especialmente significativo na primeira câmara, uma vez que a fragmentação se realiza predominantemente por intermédio do impacto das esferas.

[0196] Para aproveitar ao máximo a energia de moagem será conveniente optimizar a relação entre o enchimento com corpos de moagem e o enchimento de moenda, tomando em consideração o grau de moagem. Esta relação é tanto maior quanto mais fina se pretender que a moenda fique. Uma relação recomendada entre o enchimento 68 t de esferas e o enchimento de moenda encontra-se adaptada à gra-nulometria fina final, aproveitando ao máximo a energia de moagem, isto é, esta relação é muito maior do que aquela que seria a melhor possível para a primeira câmara de moagem. Por esse motivo habitualmente a primeira câmara de moagem não é completamente carregada, isto é, esta câmara é operada com um débito que é inferior ao débito óptimo.

[0197] Uma vez que as aberturas em forma de rasgo só deixam passar material pré-moído de uma determinada granulometria, ficou além disso a ser conhecida uma disposição em que as paredes divisórias impedem a passagem de moenda com excesso de granulometria para a câmara de moagem seguinte. Esta é a razão pela qual já um ligeiro aumento do débito dos moinhos, com a parede divisória na posição habitual, de forma a que a relação de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara seja de 1:2 a 1:1, faz com que a moenda com excesso de granulometria não consiga passar para a segunda câmara. Isto faz com que a primeira câmara de moagem sofra um enchimento excessivo, o que por sua vez faz com que a operação de moagem fique bloqueada, isto é, com que a primeira câmara de moagem seja operada a uma carga mais baixa do que a carga óptima. Este fenómeno não reforça o trabalho efectivo das esferas na primeira câmara, ou seja, aumenta o trabalho em vazio dos impactos das esferas. Também aumenta a abrasão das esferas e da blindagem (desgaste). Daqui resulta por exemplo tanto durante a moagem da matéria-prima como também durante a moagem do cimento uma perda do grau de brancura do cimento branco.

[0198] Para aproveitar ao máximo a energia de moagem há portanto necessidade de operar a primeira câmara com um maior enchimento de moenda ou com uma relação relativamente baixa entre o enchimento de esferas e o enchimento de moenda. A este respeito deverá ainda observar-se que numa passagem simples a superfície específica da moenda, situada numa gama granulométrica mais gros- 69 Γ u seira, era que a moagem se realiza predominantemente só por impacto, pouco depende da relação entre a superfície dos corpos de moagem e o volume dos corpos de moagem. Nestas condições o enchimento de esferas óptimo não pode ser alterado, uma vez que se refere ao aproveitamento maximizado (optimizado) da energia das esferas em queda.

[0199] Das explicações acima dadas resulta que se deve optimizar o enchimento com moenda da primeira câmara. Para esse efeito deverá ser corrigida a posição da parede divisória.

[0200] Para os exames relativos à forma de realização da invenção referida em último lugar utilizou-se um calcário com uma granulometria que vai até 20 mm. A moagem do calcário foi efec-tuada em duas etapas num moinho de bolas constituído por duas câmaras de moagem. Geralmente a duração da moagem em ambas as etapas foi de 20 min, o que corresponde ao tempo de permanência da moenda num moinho tubular industrial com as dimensões de 2,6*13 m ou de 3,2*15 m. A duração da moagem na primeira etapa, na qual o calcário é fragmentado por meio de esferas, foi de 10, 12, 13, 14, 15, 16 e 17 min. Na segunda etapa o calcário foi submetido a uma moagem secundária na câmara de moagem carregada de Cylpebs, numa moagem sumária que demorou até 20 min, isto é, que corresponde a uma duração adicional de 10, 8, 7, 6, 5, 4 e 3 min. Desta maneira foi simulado o trabalho do moinho tubular industrial na dependência do posicionamento da parede divisória e do efeito do posicionamento da parede divisória sobre os resíduos de crivagem.

[0201] Para a primeira etapa de moagem carregou-se a primeira câmara de moagem com uma carga de esferas binária e habitual, com um grau de enchimento de 30 %. A carga habitual de esferas era constituída por esferas de moagem com um diâmetro de 90, 80, 70, 60 e 50 mm, com um diâmetro médio de esfera de 76,5; 79,25; 82; 84; 86 e 88 mm. A carga binária de esferas era constituída 70

V

por esferas com um diâmetro de 90 e 50 mm, numa relação de pesos de 9:1 e um diâmetro médio de esfera de 84,7 mm. Deste modo examinou-se a influência do sortido de esferas sobre os resíduos de crivagem.

[0202] Para a segunda etapa de moagem encheu-se a segunda câmara com Cylpebs, tendo o grau de enchimento sido de 30 %.

[0203] Para simular o efeito da capacidade de produção do moinho tubular sobre os resíduos de crivagem do calcário no crivo de 80 μπι e de 200 μιη, alterou-se para além disso também o enchimento de calcário na câmara de moagem, com uma relação entre o enchimento com corpos de moagem e o enchimento de moenda de 2; 3,7; 4 e 8.

[0204] Para poder produzir uma quantidade máxima de material com uma granulometria <80 μπι, foram adequadamente escolhidos os sortidos actualmente existentes de corpos de moagem, bem como o posicionamento da parede divisória no interior do moinho tubular. Por esse motivo as paredes divisórias dos moinhos industriais de duas câmaras separam habitualmente o cilindro do moinho em duas câmaras com uma relação de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara de cerca de 1:1. Daí resulta que para um tempo de permanência da moenda no moinho de duas câmaras, que geralmente é de 20 min, o tempo de permanência em cada câmara é de cerca de 10 min. Para obter durante estes exames um aumento do resíduo no crivo de 80 μπι, reduzindo simultaneamente a granulometria superior a 500-2.000 μπι, examinou-se o efeito do enchimento de moenda sobre a alteração da relação de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara, bem como o sortido de corpos de moagem.

[0205] Os resultados de uma selecção de exames realizados (em formas de realização já conhecidas e de acordo com a invenção) encontram-se representados na tabela 28. 71

Tabela 28: r

U

Efeito do enchimento de calcário sobre os resíduos de crivagam, ao alterar a relação de carprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara, bem cano ao alterar o sortido de corpos de moagan N° Diâmetro médio das esferas Relação entre corpos de moagem e Duração da moagem (min) Relação de carprimen-tos entre 1* e 2* Malha do crivo de ensaio Fesiduo de moagem [%] [mm] enchimento de calcário 1“ câmara 21 câmara câmaras [Mm] 1* câmara 2* câmara 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Sortidos conhecidos de esferas can tamanhos de esfera canpreendidos entre 40 mm e L00 mm *) 13 79,25 8 10 10 1.1 200 34,6 11,6 80 25,6 23,9 *) 14 79,25 4 10 10 1:1 200 28,2 13,6 80 38,2 34,2 *) 15 79,25 2,7 10 10 1;1 200 27,2 12,0 80 42,1 37,8 *) 16 79,25 8 13 7 1,86:1 200 27,8 10,4 80 31,3 25,6 *) 17 79,25 4 13 7 1,86:1 200 24,6 11,6 80 39,6 36,6 *) 18 79,5 2,7 13 7 1,86:1 200 23,6 11,3 80 42,7 39,4 *) 19 79,5 8 15 5 3:1 200 22,5 8,68,6 80 31,6 25,8 *) 20 79,5 4 15 5 3:1 200 20,1 9,7 80 41,8 40,1 *) 21 79,5 2,7 15 5 3:1 200 20,4 9,9 80 43,0 40,8 *) 22 79,5 8 17 3 5,6:1 200 20,6 11,9 80 32,1 29,4 *) 23 79,5 4 17 3 5,6:1 200 18,7 13,2 80 42,0 38,9 *) 24 79,5 2,7 17 3 5,6:1 200 19,4 14,1 80 43,4 40,7 Sortidos conhecidos de esferas e de acordo can a invenção, ccm tamanhos de esferas canpreendidos entre 40 mm e 100 mm 72 (p ^ ^^ *) 25 82 8 10 10 1:1 200 38,6 17,6 80 22,6 27,6 *) 26 82 4 10 10 1:1 200 29,0 14,6 80 36,6 35,0 *) 27 82 2,7 10 10 1:1 200 26,1 13,2 80 42,2 39,8 *) 28 82 8 12 8 1,5:1 200 34,6 14,4 80 24,8 28,6 *) 29 82 4 12 8 1,5:1 200 26,6 13,5 80 37,2 38,2 *) 30 82 2,7 12 8 1,5:1 200 24,8 11,0 80 41,5 40,6 *) 31 82 8 13 7 1,86:1 200 32,4 13,6 80 26,2 29,8 *) 32 82 4 13 7 1,86:1 200 25,6 12,5 80 37,4 39,6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 *) 33 82 2,7 13 7 1,86:1 200 22,8 10,8 80 42,5 42,0 *) 34 82 8 14 6 2,33:1 200 30,6 12,0 80 28,8 28,8 35 82 4 14 6 2,33:1 200 24,6 10,5 80 40,0 37,6 36 82 2,7 14 6 2,33:1 200 20,6 7,7 80 41,4 42,4 *) 37 82 8 15 5 3:1 200 25,6 8,8 80 29,0 29,0 38 82 4 15 5 3:1 200 18,4 8,0 80 42,4 43,6 39 82 2,7 15 5 3:1 200 18,5 5,4 80 44,6 48,6 *) 40 82 8 16 4 4:1 200 24,0 9,6 80 33,5 33,4 41 82 4 16 4 4:1 200 19,0 8,8 73 u 80 41,2 44,5 42 82 2,7 16 4 4:1 200 18,4 7,5 80 45,4 49,8 *) 43 82 8 17 3 5,6:1 200 22,0 14,0 80 34,2 31,2 44 82 4 17 3 5,6:1 200 18,2 12,4 80 42,0 41,0 45 82 2,7 17 3 5,6:1 200 15,6 11,2 80 44,8 43,4 *) 52 84 8 13 7 1,86:1 200 32,2 13,8 80 26,8 29,8 *) 53 84 4 13 7 1,86:1 200 25,6 13,1 80 37,8 39,9 *) 54 84 2,7 13 7 1,86:1 200 23,3 12,3 80 43,0 42,4 *) 55 84 8 14 6 2,33:1 200 30,9 12,5 80 29,4 28,6 56 84 4 14 6 2,33:1 200 24,6 11,2 80 41,0 41,2 57 84 2,7 14 6 2,33:1 200 20,6 8,1 80 41,9 44,1 *) 58 84 8 15 5 3:1 200 25,6 10,3 80 30,3 29,8 59 84 4 15 5 3:1 200 18,4 10,0 80 42,6 44,9 60 84 2,7 15 5 3:1 200 18,6 8,2 80 44,4 48,9 *) 61 84 8 16 4 4:1 200 24,0 12,1 80 33,4 34,9 62 84 4 16 4 4:1 200 18,8 10,1 80 41,4 46,6 63 84 2,7 16 4 4:1 200 18,3 9,6 80 45,8 50,8 *) 64 84 8 17 3 5,6:1 200 21,8 13,7 74 80 36,6 34,4 65 84 4 17 3 5,6:1 200 17,3 12,8 80 44,2 44,0 66 84 2,7 17 3 5,6:1 200 15,6 12,2 80 46,3 47,3 *) 74 86 8 13 7 1,86:1 200 32,2 14,3 80 26,8 29,9 *) 75 86 4 13 7 1,86:1 200 25,8 13,8 80 38,4 40,4 *) 76 86 2,7 13 7 1,86:1 200 24,0 12,3 80 43,8 42,9 *) 77 86 2 13 7 1,86:1 200 23,4 12,2 80 44,2 43,0 *) 78 86 8 14 6 2,33:1 200 30,9 12,7 80 30,2 28,2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 79 86 4 14 6 2,33:1 200 24,7 11,7 80 41,5 43,0 80 86 2,7 14 6 2,33:1 200 20,7 8,3 80 47,4 45,5 81 86 2 14 6 2,33:1 200 18,4 8,0 80 49,6 47,9 *) 82 86 8 15 5 3:1 200 25,6 11,4 80 30,9 29,8 83 86 4 15 5 3:1 200 19,2 11,2 80 43,8 44,9 84 86 2,7 15 5 3:1 200 18,6 9,6 80 44,4 48,9 85 86 2 15 5 3:1 200 17,8 9,4 80 45,2 50,3 *) 86 86 8 16 4 4:1 200 23,8 12,7 80 34,8 35,8 87 86 4 16 4 4:1 200 18,8 11,6 80 42,4 47,4 75 Γ

U t 88 86 2,7 16 4 4:1 200 18,2 10,8 80 46,1 51,0 89 86 2 16 4 4:1 200 18,0 10,3 80 46,4 52,0 *) 90 86 8 17 3 5,6:1 200 21,7 13,7 80 37,2 36,8 91 86 4 17 3 5,6:1 200 17,0 12,9 80 45,4 47,5 92 86 2,7 17 3 5,6:1 200 15,6 12,4 80 47,8 51,6 93 86 2 17 3 5,6:1 200 15,3 12,0 80 48,6 53,8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 *) 101 88 8 13 7 1,86:1 200 32,4 14,8 80 27,2 29,9 *) 102 88 4 13 7 1,86:1 200 25,6 14,2 80 38,7 41,0 *) 103 88 2,7 13 7 1,86:1 200 24,1 12,4 80 44,0 43,6 *) 104 88 2 13 7 1,86:1 200 23,6 11,9 80 45,7 44,5 *) 105 88 8 14 6 2,33:1 200 31,2 12,9 80 30,4 27,5 106 88 4 14 6 2,33:1 200 24,8 12,0 80 42,0 44,1 107 88 2,7 14 6 2,33:1 200 20,8 8,4 80 42,8 46,2 108 88 2 14 6 2,33:1 200 18,6 8,1 80 43,9 47,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 *) 109 88 8 15 5 3:1 200 25,6 12,4 80 31,0 29,9 110 88 4 15 5 3:1 200 19,6 12,3 76 t 80 42,2 46,6 111 88 2,7 15 5 3:1 200 18,5 10,8 80 44,6 49,4 112 88 2 15 5 3:1 200 18,0 11,6 80 45,7 51,2 *) 113 88 8 16 4 4:1 200 23,2 13,5 80 36,2 36,6 114 88 4 16 4 4:1 200 18,6 12,4 80 42,6 48,4 115 88 2,7 16 4 4:1 200 18,0 11,3 80 46,4 51,2 116 88 2 16 4 4:1 200 17,7 11,0 80 48,3 52,7 *) 117 88 8 17 3 5,6:1 200 20,4 13,6 80 38,9 38,7 118 88 4 17 3 5,6:1 200 16,3 13,2 80 46,2 49,9 119 88 2,7 17 3 5,6:1 200 15,4 12,8 80 48,6 54,3 120 88 2 17 3 5,6:1 200 14,9 12,6 80 50,1 56,2 Sortidos binários conhecidos de esferas e de acordo can a invenção, cati tamanhos de esferas de 90 e 40 rrm 127 *) 84,7 8 13 7 1,86:1 200 32,0 13,6 80 26,1 29,8 128 *) 84,7 4 13 7 1,86:1 200 24,8 11,4 80 38,6 39,0 129 *) 84,7 2,7 13 7 1,86:1 200 23,7 10,8 80 42,6 42,4 130 *) 84,7 8 14 6 2,33:1 200 30,6 12,8 80 28,8 29,4 131 84,7 4 14 6 2,33:1 200 24,2 10,2 80 39,1 39,8 132 84,7 2,7 14 6 2,33:1 200 20,6 7,7 80 41,1 41,3 *) 133 84,7 8 15 5 3:1 200 25,8 3,6 77 Γ

Lo êò 29,2 29,7 134 84,7 4 15 5 3:1 200 19,6 8,4 80 41,8 42,4 135 84,7 2,7 15 5 3:1 200 18,4 5,4 80 42,6 44,8 *) 135 84,7 8 16 4 4:1 200 24,8 10,1 80 32,1 30,4 137 84,7 4 16 4 4:1 200 18,8 9,8 80 41,8 43,4 138 84,7 2,7 16 4 4:1 200 17,0 8,9 80 43,8 47,0 *) 139 84,7 8 17 3 5,6:1 200 22,3 14,3 80 33,8 30,6 140 84,7 4 17 3 5,6:1 200 17,2 12,4 80 42,4 40,4 141 84,7 2,7 17 3 5,6:1 200 16,0 11,6 80 43,8 42,4 Nesta tabela o número do ensaio (N°) ou os dados das formas de realização conhecidas são referenciados por *).

[0206] Os resultados patentes na tabela 28 mostram que o melhor sortido possível para moer o cru de forma a obterem-se resíduos de 30-50 % no crivo de 80 [im e de 5-30 % no crivo de 200 μπι, corresponde, no que respeita a um enchimento binário de esferas com um diâmetro médio de esfera de 84,7 mm e ao enchimento habitual formado por esferas de diferentes tamanhos, a um diâmetro de esfera médio aumentado, de 82 a 88 mm.

[0207] Nestas condições um aumento do comprimento da primeira câmara, obtido por um correspondente e simultâneo encurtamento do comprimento da segunda câmara, acompanhado de um aumento simultâneo do enchimento de calcário no moinho até 2 a 4 vezes em relação a formas de realização conhecidas, conduz a um acréscimo do resíduo no crivo de 80 μπι sem que se verifique um acréscimo proporcional do resíduo no crivo de 200 μπι. Isto significa que um 78

diâmetro médio demasiado pequeno do sortido das esferas de moagem do tipo habitualmente utilizado para a moagem de matérias-primas deixa, quando o enchimento de moenda for maior, muito mais material com granulometria em excesso na moenda do que no processo de moagem de acordo com a invenção. A relação óptima de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara situa-se nestas condições entre 2:1 e 5,6:1. Um aumento da relação de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara até mais de 4:1 conduz a um ligeiro acréscimo do resíduo no crivo de 80 μιη, acompanhado de um simultâneo e considerável acréscimo do resíduo no crivo de 200 μιη. Uma redução da relação de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara para menos de 2:1 conduz a um decréscimo drástico do resíduo no crivo de 80 μιη.

[0208] Os cálculos efectuados com base nos resultados obtidos mostraram além disso nitidamente que a relação entre o enchimento com corpos de moagem e o enchimento de moenda deve situar-se entre 2 e 5 para uma moagem grosseira. Daí torna-se claro que o débito do moinho a um consumo de energia idêntico pode ser aumentado de 2 a 4 vezes e a abrasão específica dos metais dos corpos de moagem e da blindagem, referida à moenda, correspondentemente reduzida.

[0209] Deste modo uma moagem grosseira nas condições propostas permite obter, para uma superfície específica de 1.500-1.800 cm2/g, conforme Bleine, um débito 2 a 4 vezes maior, um consumo específico menor em 2 a 4 vezes e em correspondência com estes valores uma abrasão específica dos metais 3 vezes menor. Para além disso o nível de ruído durante o funcionamento do moinho tubular é reduzido drasticamente. 0 consumo de energia referido a 1 cm2 de superfície criada é, para uma passagem simples nas condições propostas, cerca de 1,5 vezes menor do que na habitual moagem fina com uma finura da moenda de cerca de 3.000-3.200 cm2/g. 79 (j~v ^^ [0210] Uma vez que as câmaras de um moinho composto, dispostas a jusante, não podem cumprir a sua função quando a primeira câmara tiver uma capacidade tão extremamente aumentada, torna-se necessário, por exemplo num moinho de duas câmaras, separar a primeira câmara, isto é, operá-la separadamente. Pode também construir-se uma nova instalação de moagem que esteja em condições de cumprir esta exigência fundamental. Em princípio os pressupostos acima descritos em relação ao processo de acordo com a invenção podem ser facilmente cumpridos com um assim chamado moinho de rotor duplo (moinho com secagem, de duplo rotor), isto é, o moinho de duplo rotor terá de ser em termos de construção adaptado às exigências fundamentais deste novo processo de moagem.

[0211] De acordo com mais outra forma de configuração vantajosa da invenção prevê-se, referido ao encaminhamento do cru, que se utilize um estágio de pré-aquecimento de duas vias, sendo aduzida a uma das vias de pré-aquecimento exclusivamente a fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulome-trias de 60-500 μπι a 80-2.000 μπι, e à outra via de pré-aquecimento exclusivamente a mistura formada pelos componentes ácidos do cru, moídos a menos de 30-80 μιη e pela fracção de grão fino, moída a menos de 30-80 μπι, dos componentes alcalinos do cru, em que além disso uma parte grosseira da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias que vão de 150-500 μιη a 200-2.000 μπι, é separada já na conduta de gás quente, sob o efeito da gravidade, e cai através das condutas de gás na fase de calcinação e a totalidade ou pelo menos uma parte fina da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias que vão de 60-125 μπι a 80-200 μπι, pré-aquecidos nos três primeiros ciclones ou no primeiro ciclone serem introduzidos após o terceiro ou o primeiro ciclone do pré-aquecedor de três ou de cinco estágios na zona de reacção do forno, entre as zonas de transição e de sinterização, para incorporar quimicamente no clínquer a referida quota-parte fina 80

da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos de cru (60-2.000 μπι) .

[0212] Nomeadamente no que se refere à sinterização do clínquer será vantajoso que a totalidade ou pelo menos uma parte dos componentes alcalinos do cru, mais precisamente os da gama da fracção de grão intermédio, de 60-200 μπι, seja introduzida após o terceiro ciclone do pré-aquecedor de quatro ou de cinco estágios, e isto directamente na região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição do forno, para incorporar no clínquer as partículas de calcário desta fracção de grão intermédio.

[0213] Nestas condições a fracção de grão intermédio dos componentes básicos do cru é já aquecida por exemplo a mais de 600 °C, antes de ser aduzida à região compreendida entre as zonas de transição e de sinterização. Isto acelera o aquecimento da fracção de grão intermédio até à temperatura de sinterização durante a introdução da mesma no forno e alivia a solicitação térmica da zona de sinterização. É muito importante que a parte dos componentes alcalinos do cru que é separada a partir do terceiro estágio de ciclone não seja mais do que 10-20 % da totalidade do cru, ou seja, 20-40 % da parte alcalina (contendo calcite) introduzida separadamente na segunda via de pré-aquecimento.

[0214] Cerca de 60-80 % das parcelas da componente alcalina (contendo calcite) introduzidas na segunda via de pré-aquecimento, com granulometrias que vão de cerca de 200 a 2.000 μπι, cai, devido às dimensões demasiado grandes dos grãos de calcite, do segundo estágio de ciclone para o quarto estágio de ciclone. A partir daí esta parcela da fracção de calcário é introduzida directamente no forno ou então indirectamente através do calcinador.

[0215] A alimentação da fracção de grão intermédio do calcário, com 60-200 μπι, na região compreendida entre as zonas de transição 81

V

"t e de sinterização do forno pode efectuar-se por insuflação através da entrada do forno, mas também através da saída do forno, isto é, existem diferentes soluções técnicas para realizar esta insuflação.

[0216] Para aproveitar integralmente e sem perdas a capacidade técnica de actuação dos gases quentes para o pré-aquecimento das matérias-primas, pelo menos uma parte do cru proveniente da via de pré-aquecimento, na qual foi aquecida a mistura constituída pelos componentes ácidos do cru e pela fracção de grão fino dos componentes alcalinos do cru, é introduzida no ciclone mais baixo da outra via de pré-aquecimento, na qual foi pré-aquecida a parte grosseira da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru.

[0217] As vantagens do processo desta calcinação de acordo com a invenção residem no facto de cada quota-parte fina e grosseira do cru ser tratada termicamente em separado nas instalações de pré-aquecimento e de calcinação, sob condições adaptadas da melhor maneira possível. Para aumentar adicionalmente a reactivi-dade do cru durante a sinterização do clínquer é possível separar numa via de pré-aquecimento distinta a fracção de grão intermédio, com granulometrias de 80-125 μπι a 80-200 μπι, dos componentes alcalinos do cru durante o tratamento térmico da parte grosseira e introduzi-la no forno, tal como a seguir será ainda descrito mais em pormenor mediante as fig. 1 e 3.

[0218] Mais outra forma de configuração vantajosa da invenção prevê que, com referência ao encaminhamento do cru, se utilize um estágio de pré-aquecimento de duas vias e que uma parte do cru alcalino, com granulometrias de 60-200 μπι a 80-200 μπι, aquecida numa via de pré-aquecimento banhada pelos gases quentes provenientes de uma fase de pré-calcinação, seja introduzida di-rectamente na fase de sinterização, na região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição, com temperaturas que 82 vão de 1.250 a 1.450 °C, enquanto que a parte do cru alcalino com granulometrias que vão de 125-500 μπι a 200-2.000 μιη, que sob a influência da gravidade cai do segundo estágio de ciclone da mesma via de pré-aquecimento para o quarto estágio de ciclone ou para um separador da fase de pré-calcinação, seja introduzida numa câmara de reacção ou numa zona de reacção compreendida entre as zonas de sinterização e de pós-calcinação, em conjunto com outras partes do cru, sendo introduzido na zona de reacção a montante da corrente de gás um agente redutor de grão grosseiro, com granulometrias de 0, 01-3.000 μπι. Isto faz com que nos gases de escape do forno seja ligado oxigénio livre, oxigénio esse que reduz em parte o óxido de Fe2C>3 contido na parte finamente moida do cru, obtendo-se óxido de FeO, sendo a dissociação térmica das partículas de calcite, especialmente das grosseiras, com granulometrias de 200 μπι a 2.000 μπι, acelerada sob a influência das altas temperaturas.

[0219] A este respeito dão-se as seguintes explicações: A ligação química do oxigénio contido nos gases de escape do forno e em parte do dióxido de carbono, para formar monóxido de carbono na zona de redução de um meio gasoso redutor, que, como os ensaios experimentais e termodinâmicos mostram, conduz à diminuição da temperatura de dissociação da calcite. No seguimento das reacções térmicas e químicas introduz-se oxigénio proveniente dos gases de escape, de preferência ar quente proveniente da fase de arrefecimento, de modo que, caso necessário, ainda é possível queimar o óxido de CO formado, depois de a decomposição da calcite ter sido acelerada. Deste modo é possível aproveitar o calor gerado para a calcinação da parte finamente moída do cru, isto é, depois de a decomposição da calcite ter sido acelerada na câmara de reacção em ambiente redutor, a parte finamente moída do cru pode ser aquecida adicionalmente pela combustão posterior de CO. Assim obtém-se um efeito duplo durante a formação do clínquer. Dito por outras palavras, pode desta maneira aproveitar-se com vantagem um agente redutor combustível, por- Γ L-c, ventura introduzido em excesso na câmara de reacção, como por exemplo a antracite ou a lignite, o carvão pobre e pneus velhos fragmentados, após aproveitamento parcial do potencial redutor para a redução do óxido de Fe203, o que será igualmente ainda descrito mais em pormenor (fig. 1 e 3) .

[0220] De acordo com mais outra forma de realização da invenção prevê-se a introdução de um agente redutor e/ou de um catalisador para a activação térmica e química do quartzo contido no cru quente e, após o processo de secagem, a introdução do agente redutor no cru quente entre as fases de sinterização e de calcinação e, se a fase de pré-aquecimento e a fase de calcinação forem configuradas de modo a formar duas vias, sendo esse agente então introduzido entre a fase de sinterização e a via da fase de calcinação ou de pós-calcinação, na qual é termicamente tratada a parte de grão fino do cru, moída a menos de 30-80 μπι, e além disso que o catalisador seja introduzido durante a moagem da parte de grão fino do cru a moer a menos de 30-80 mm e que o agente redutor seja introduzido, de acordo com o processo por via húmida, entre as zonas de transição e de calcinação da fase de sinterização, e o catalisador seja adicionado durante a moagem da parte de grão fino do cru a moer a menos de 80 μπι.

[0221] Por um lado isto tem a vantagem de a adição do agente redutor e do catalisador se efectuar na fracção granulométrica do cru enriquecida com Si02, de modo a obter-se uma efectividade máxima da activação química do quartzo. Isto será descrito ainda mais tarde em pormenor mediante um exemplo de realização (fig. 1 e 3) .

[0222] Em relação ao exposto uma forma de configuração vantajosa prevê que um combustível de grão grosseiro, com grãos da ordem de 0,01-3.000 μιη a 500-3.000 μπι, seja adicionado (em excesso) sob a forma de agente redutor - referido à queima integral do agente redutor até à fronteira entre as zonas de sinterização e de 84 t Γ transição do forno rotativo, isto é, até aos 1.200-1.250 °C - na vizinhança de um ponto em que se mistura cru proveniente da fase de pré-aquecimento nos gases de escape do forno, de modo que a parte grosseira não queimada do agente redutor cai por acção da força da gravidade através da entrada do forno para dentro desse forno, sendo desta maneira adicionado ao cru.

[0223] Daqui resulta a vantagem de por um lado o oxigénio contido nos gases de escape ser integralmente fixado pela parte fina do agente redutor e por outro lado a parte grosseira não queimada do agente redutor, que entra no forno em conjunto com o cru quente, criar, ao queimar por etapas, um meio gasoso redutor na camada de combustão do forno até aos 1.150-1.250 °C. Isto acelera as conversões cristaloquimicas do quartzo em CS e C3S2 e a expulsão do resto do dióxido de carbono dos componentes alcalinos do cru. No seguimento das reacções termoquímicas do tipo Redox, envolvendo o agente redutor, introduz-se de preferência ar quente proveniente do estágio de arrefecimento no calcinador, de modo que qualquer combustível convertido em CO e eventualmente queimado de forma não completa sofre uma pós-combustão, que permite aproveitar o calor libertado para realizar a pós-calcinação das matérias-primas. Deverá referir-se que a quantidade de agente redutor a adicionar depende do teor de oxigénio contido nos gases de escape do forno e para além disso das granulometrias e da velocidade de queima do combustível. Também este aspecto será descrito mais tarde em pormenor mediante um exemplo de realização (fig. 3).

[0224] De acordo com a invenção as substâncias contendo flúor ou os resíduos industriais (por exemplo escórias de fósforo), que servem de catalisador, e aditivos contendo magnésio podem ser adicionados durante a moagem à parte da matéria-prima a moer a menos de 80 μιη, de modo que o catalisador é precipitado no ciclone mais baixo em conjunto com a parte fina do cru, após ter sido submetido a um tratamento térmico no pré-aquecedor e no calcina- 85 Γ dor, sendo seguidamente introduzido no forno, tornando-se necessário assegurar que a quantidade de aditivos contendo magnésio, em conformidade com o teor efectivo de alcalis e de MgO no cru quente na entrada do forno, tenha uma relação entre teor de MgO e teor total de alcalis de 2:1 a 5:1. Assim, quando se aproveitam os resíduos industriais para a produção de clínquer, consegue-se um efeito duplo, uma vez que por um lado a formação de clínquer é consideravelmente acelerada e por outro lado os resíduos industriais são aproveitados de um forma muito eficaz.

[0225] De acordo com mais outra forma de configuração da invenção prevê-se- referido ao encaminhamento do cru - que ao utilizar um estágio de pré-aquecimento configurado com duas vias a parte de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias que vão de 60-500 μπι a 80-2.000 μιη, seja tratada exclusivamente na via de pré-aquecimento que está configurada de modo a comportar a jusante um estágio de pré-calcinação ou então de modo a, em conjunto com uma fase de calcinação das duas existentes, ter a configuração de um reactor de leito fluidificado ou a de uma câmara de calcinação de Vortex (câmara Convex), associada a um gerador de gás quente.

[0226] 0 reactor de leito fluidificado ou a câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex) com gerador de gás quente, servindo de instalação de calcinação, sendo utilizado em vez da fase de pré-calcinação com pré-aquecimento para calcinação da parte de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru traz a vantagem de poder ser mantido de pé o tempo de dissociação necessário para a decomposição da calcite.

[0227] No processo de calcinação de acordo com a invenção também será vantajoso que as partes de grão fino e grosseiro do cru sejam tratadas termicamente em separado nas instalações de pré-aquecimento e de calcinação, sob condições adaptadas da melhor maneira possível. Para incrementar adicionalmente a reactividade 86 \

do cru durante a sinterização do clínquer é também possível separar numa via de pré-aquecimento independente uma parte de grão intermédio com granulometrias de 80-125 μιη a 80-200 μπι dos componentes alcalinos do cru durante o tratamento térmico da quota-parte de grão grosseiro e introduzi-la no forno.

[0228] Uma instalação para a produção de clínquer de cimento a partir de matérias-primas alcalinas e ácidas caracteriza-se, de acordo com a invenção, pelo seguinte: a) as instalações para a moagem e a secagem estão configuradas de tal maneira que as matérias-primas básicas se encontram moídas, formando pelo menos duas fracções alcalinas do cru, das quais uma fracção de grão fino tem uma gama granulo-métrica de 0,01-80 μπι e uma fracção de grão grosseiro tem, para condições de sinterização dinâmicas, uma gama granulomé-trica de 80,01-2.000 μπι e para condições de sinterização estáticas e dinâmicas uma gama granulométrica de 80,01-500 μπι; b) se preverem instalações para a junção e o tratamento térmico conjunto dos componentes alcalinos do cru moídos a menos de 8 0 fim e da fracção alcalina de grão fino do cru, de tal maneira que a quota-parte desta fracção alcalina de grão fino do cru pode ser ajustada numa gama que durante a sinterização é suficiente para formar só CS e/ou C3S2, bem como C2AS, C3A, C12A7 e C4FA.

[0229] Nesta instalação de acordo com a invenção é ainda tido como vantajoso que a mesma esteja configurada de tal maneira que a instalação de calcinação seja repartida de modo a formar uma instalação de pré-calcinação e uma instalação de pós-calcinação separadas uma da outra, por forma a que a instalação de pós-calcinação esteja em comunicação com o lado dos gases de escape da instalação de sinterização e a instalação de pré-calcinação em comunicação com o gerador de gás quente, e que na zona do 87 L-Cj dispositivo para alimentação do combustível à instalação de sin-terização se encontre disposto um dispositivo de adução de uma fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru e entre a instalação de calcinação e a de sinterização se encontre disposta uma câmara de reacção com um dispositivo para alimentação de um agente redutor e/ou de catalisadores para a activação química do quartzo contido no cru quente.

[0230] Isto aplica-se também às modificações do quartzo, tais como a tridimite e a cristabolite. Nestas circunstâncias encontra-se além disso disposto de maneira conveniente na área de um ponto do dispositivo de adução do combustível à instalação de sinterização um dispositivo de alimentação da fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-125 a 80-200 μιη.

[0231] Desta maneira o quartzo contido no cru (e as suas modificações) pode ser incorporado quimicamente, a montante da zona de sinterização, no CS ou no C3S2. Daí. resulta um aumento da reacti-vidade do cru.

[0232] De acordo com uma forma de configuração especial da invenção prevê-se que na câmara de reacção esteja instalado na corrente gasosa, a montante, o dispositivo de alimentação para o agente redutor combustível de grão grosseiro, destinado a tornar amorfo o quartzo e para além disso, na instalação de sinterização, o dispositivo de alimentação de cada fracção de grão intermédio, uma pré-aquecida e outra não pré-aquecida, bem como parcialmente pré-calcinada, dos componentes alcalinos (contendo calcite) do cru, com granulometrias de 60-200 μπι a 80-200 μπι, ou para o cru alcalino, com granulometrias de 200-2.000 μιη, ou para a mistura composta pela parte fina dos componentes alcalinos do cru, moídos a menos de 60-80 μιη, e dos componentes ácidos do cru (portadores de SÍO2, A1203 e Fe2C>3), finamente moídos, e que na corrente gasosa, a jusante, esteja instalado o dispositivo de 88

V j·—-1 {—^ alimentação de ar/oxigénio. Isto será ainda mais adiante descrito em pormenor mediante um exemplo de realização (fig. 1 e 3).

[0233] No gerador de gás quente podem montar-se estruturas interiores para criar turbilhões.

[0234] Além do mais é ainda considerado vantajoso que o dispositivo de pré-aquecimento seja constituído por pelo menos duas vias separadas de aquecimento do cru, estando, do lado do gás, uma via de pré-aquecimento ligada à instalação de pós-calcinação e a outro via de pré-aquecimento à instalação de pré-calcinação.

[0235] Além disso poderá ser vantajoso que a via de pré-aquecimento ligada à instalação de pré-calcinação do lado do gás esteja do lado da saída de material em comunicação com o gerador de gás quente da instalação de pré-calcinação e/ou com a instalação de sinterização (o forno) e que a via de pré-aquecimento ligada à instalação de pós-calcinação do lado do gás esteja do lado da saída do material em comunicação com o dispositivo de pré-calcinação.

[0236] De acordo com a invenção a câmara de reacção e a instalação de pós-calcinação podem ser constituídas por uma conduta tubular e montante de gás, contendo de preferência estruturas internas para criar turbilhões, que está ligada à instalação de sinterização e a jusante da qual está disposto um ciclone separador. Além disso podem prever-se do lado do gás órgãos de estrangulamento na parte de cima do pré-aquecedor de ciclone.

[0237] Uma forma de configuração vantajosa da instalação de acordo com a invenção encontra-se especificada na reivindicação 22, de acordo com a qual se prevêem equipamentos para a moagem e a secagem separada das matérias-primas ácidas e alcalinas, bem como para o pré-aquecimento e a calcinação separada e/ou em conjunto dos mesmos, além da sinterização conjunta, bem como para o 89

V

arrefecimento do clínquer de cimento. Para esse efeito encontra-se disposto numa via de pré-aquecimento (na qual os componentes alcalinos do cru são submetidos a um tratamento térmico separado) , por baixo de um separador de poeiras de duplo ciclone, um separador pneumático multi-componentes (separador SMC), que reparte os componentes alcalinos do cru, separados no separador de duplo ciclone, em três fracções, das quais uma fracção de grão fino, com granulometrias <60-80 μπι, é descarregada através de tubos de queda e introduzida na conduta de gás da outra via de pré-aquecimento, uma fracção de grão intermédio, com granulometrias de 60-125 μπι a 80-200 μπι, descarregada através de tubos de queda e que com o auxilio de um dispositivo de alimentação é introduzida através da chama do forno a jusante da zona de sinte-rização, a uma gama de temperaturas de 1.250-1.400 °C, para ser incorporada no clínquer, e das quais uma fracção de grão grosseiro, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, é descarregada, através de tubos de queda e introduzida na conduta de gás da mesma via de pré-aquecimento.

[0238] Uma outra forma de configuração da invenção está contida na reivindicação 23. De acordo com a mesma prevê-se uma prensa de rolos para a moagem grosseira em circuito fechado da matéria-prima, com um moinho de martelos destinado à desaglomeração das escamas prensadas formadas a partir do calcário e um separador pneumático montado sobre um secador de tubo montante, em conjugação com um moinho de esferas disposto a jusante do ciclone, intercalado no circuito fechado em conjunto com um ciclone e com um soprador. Nesta configuração encontra-se ainda ligada a jusante do soprador, no sentido do fluxo dos gases de escape, um electro-filtro no qual é separado o produto final fino, com granulometrias inferiores a 32-70 μπι. Para além disso encontram-se ligados à prensa de rolos um dispositivo de alimentação para as matérias-primas alcalinas e ácidas duras e ao moinho de martelos um dispositivo de alimentação para as matérias-primas ácidas do tipo da argila. 90

V

[0239] As vantagens que se podem deste modo obter durante a moagem do cru relacionam-se com o aumento da reactividade do cru durante a sinterízação do clínquer. É por exemplo possível separar uma fracção de grão intermédio, com granulometrias de 70-90 μπι a 30-200-μιη, dos componentes alcalinos do cru e obter durante a moagem das matérias-primas ácidas, em conjunto com a necessária parte das matérias-primas alcalinas, um grau de finura bastante abaixo de 80 μιη.

[0240] Além disso pode prever-se no moinho de esferas a montagem de um dispositivo de alimentação para matérias-primas ácidas, misturadas com uma parte do calcário que corresponde a cerca de 5-15 % do cru total e prever na prensa de rolos um dispositivo de alimentação unicamente para as matérias-primas alcalinas.

[0241] De acordo com uma outra forma de configuração da invenção (reivindicação 24) prevê-se um moinho de cilindros com leito de material, que para a moagem grosseira da matéria-prima em circuito fechado está acoplado a um moinho de martelos destinado a desaglomerar as escamas prensadas, que se formam a partir da matéria-prima, e a um separador prévio estático montado sobre um secador de tubo montante, destinado a separar grânulos ou material grosseiro, com granulometrias >500-2.000 μιη, sendo do lado da saída de material e de gás ligados uns após os outros um separador final, no qual é separado o material grosseiro, com granulometrias de 80-500 μιη a 125-2.000 μπι, um ciclone, um soprador e um electro-filtro.

[0242] Deste modo é possível, durante a moagem do cru, repartir os componentes alcalinos do cru numa parcela fina com granulome-tria fina <80 μπι e numa parcela grosseira com granulometrias de 80-500 μιη a 80-2.000 μιη, de acordo com a relação requerida. 91 \

[0243] De acordo com mais outra forma de configuração vantajosa da invenção (reivindicação 25), prevê-se que a um moinho de rolos operado em circuito fechado e destinado à moagem grosseira da matéria-prima esteja ligado, através de um transportador de alcatruzes, um separador dinâmico cuja saída de material preparada para uma fracção de matéria grosseira, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, está em comunicação com o dispositivo de alimentação do moinho de rolos para uma moagem mais fina e que além disso entre o moinho de rolos e um electro-filtro se encontre disposto num secador de tubo montante um separador pneumático, cuja saída de material preparada para uma fracção intermédia, com granulometrias de 80-125 μιη a 60-200 μπι, dos componentes alcalinos do cru está ligada ao transportador de material final para esta fracção de grão intermédio e por no sentido do fluxo dos gases de escape, a seguir ao separador pneumático para a separação de uma fracção de grão fino, com granulometrias inferiores a 60-80 μιη, a partir dos componentes ácidos e alcalinos do cru, se encontre montado um electro-filtro, que do lado da saída de material está ligado a um transportador de material fino.

[0244] As vantagens deste processo residem no facto de os componentes alcalinos do cru serem repartidos em três fracções e as fracções granulométricas obtidas poderem ser aproveitadas livremente no âmbito do processo de acordo com a invenção. Para incrementar a reactividade do cru durante a sinterização do clín-quer, é por exemplo possível remover a fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 70-90 μιη a 30-300 μπι, ou introduzi-la no forno ou ainda separar a fracção enriquecida com grãos de cristal de quartzo >40 μπι dos componentes alcalinos (contendo calcite) do cru e seguidamente moê-la a menos de 40-80 μπι, separadamente ou em conjunto com os componentes ácidos do cru e com os componentes alcalinos do cru previstos para a fracção de grão fino. 92

V V,

[0245] Segundo mais outra forma de configuração vantajosa da instalação de acordo com a invenção (reivindicação 26) prevê-se que num moinho de rolos operado em circuito fechado para realizar a moagem do cru esteja instalado um separador pneumático com um dispositivo de descarga para uma fracção de grão grosseiro do cru alcalino, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, e que este dispositivo de descarga esteja em comunicação com um transportador de produto final destinado a esta componente alcalina do cru e que, além disso, entre o moinho de rolos e o elec-tro-filtro se encontre instalado a jusante do secador de tubo montante um separador pneumático, cuja descarga de material destinada a uma fracção de grão intermédio, com granulometrias de 80-125 μιη a 60-200 μιη, do cru alcalino está em comunicação com um transportador de produto final para esta fracção de grão intermédio e por, visto no sentido do fluxo dos gases de escape, se encontrar instalado a seguir ao separador pneumático um electro-filtro para a separação de uma fracção de grão fino com granulometrias menores que 60-80 μπι, electro-filtro esse que do lado da descarga do material está em comunicação com um transportador de material fino para os componentes ácidos e alcalinos do cru moídos a menos de 80 μιη e que para o retorno ao moinho de rolos do material miúdo com granulometrias acima de 500-2.000 μπι seja instalado um transportador de alcatruzes.

[0246] As vantagens que deste modo se podem obter durante a moagem do cru residem no facto de em primeiro lugar se poderem de novo utilizar livremente no processo de acordo com a invenção as fracções de grão obtidas. Para aumentar a reactividade do cru durante a sinterização do clínquer é por exemplo possível retirar a fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 70-90 μπι a 30-200 μπι, ou introduzi-la no forno ou então separar a fracção dos componentes alcalinos do cru enriquecidos de grãos de cristal de quartzo de tamanho superior a 40 μπι e seguidamente moê-la finamente a menos de 40-80 μπι, 93

V separadamente ou em conjunto com os componentes alcalinos do cru, e a componente alcalina do cru prevista para a parte fina.

[0247] Segundo uma outra forma de configuração da instalação de acordo com a invenção prevê-se que um moinho de duplo rotor para secagem e moagem, operado em circuito fechado, para a moagem grosseira e fina do cru, contenha de ambos os lados dispositivos de alimentação para moenda, material miúdo e gases quentes, bem como um pré-secador, uma câmara de moagem fina e uma câmara de moagem grosseira e ainda uma parede divisória, disposta entre a câmara de moagem fina e a câmara de moagem grosseira, com des-cargas centrais separadas para os componentes alcalinos e ácidos do cru e que além disso a descarga central da câmara de moagem fina, alimentada sobretudo com componentes ácidos do cru, esteja em comunicação, através de um transportador de alcatruzes e em paralelo com o mesmo e através de uma caixa de descarga, com um separador pneumático e com um ciclone de dispersão instalado a jusante, ao qual também se encontra ligada, unicamente através desta caixa de descarga e do separador pneumático, a câmara de moagem grosseira, alimentada com cru alcalino, estando este ciclone de dispersão em comunicação, através de uma saida para material grosseiro, com granulometrias superiores a 60-80 μπι, com o dispositivo de alimentação da câmara de moagem fina e além disso, através de mais outra descarga de material para material fino dos componentes ácidos do cru, em comunicação com um transportador de produto final alimentado com uma parcela fina do cru alcalino, e por a câmara de moagem grosseira estar ligada por intermédio da sua descarga central e de um transportador de alcatruzes a mais outro ciclone de dispersão, que, através de uma saida para material miúdo do cru alcalino, com granulometrias superiores a 50-2.000 μπι, está em comunicação com o transportador de produto final, por intermédio da entrada do moinho, unicamente alimentada com material fresco do cru alcalino, através de uma saida para o produto final do cru alcalino, com granulometrias de 80-500 μπι a 80-2.000 μπι, podendo ser aduzido a este pro- 94 duto final em conjunto com as parcelas finas dos componentes alcalinos e ácidos provenientes da instalação de sinterização, com granulometrias inferiores a 80 μπι, separados no ciclone de dispersão, nos ciclones e no electro-filtro.

[0248] Por ocasião desta moagem do cru a reactividade do mesmo pode ser incrementada durante a sinterização do clinquer pela remoção da fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 70-90 μπι a 30-300 μπι.

[0249] A instalação de acordo com a invenção pode além disso (de acordo com a reivindicação 28) ser também configurada de tal maneira que a descarga central da câmara de moagem grosseira do moinho de secagem e moagem esteja ligada através do transportador de alcatruzes a um separador pneumático de vários componentes, destinado a repartir o material em quatro fracções granulo-métricas, estando este separador pneumático de quatro componentes ligado do lado da saída de material e através de um dispositivo de descarga para material miúdo, com granulometrias superiores a 50-2.000 μπι, com a alimentação de moenda da câmara de moagem grosseira, e ligado através de dispositivos de descarga destinados a material grosseiro, com uma gama granulométrica total de 60-2.000 μπι, a um transportador de produto final, dispositivos dos quais um destinado a material grosseiro com grãos de quartzo mais grossos que 60 μπι está também em comunicação, do lado da saída de material, com a alimentação de moenda à câmara de moagem fina e o outro dispositivo de descarga para material grosseiro, sem cristais de quartzo grosseiros acima de 60 μπι, em comunicação com transportadores de material final e através de um dispositivo de descarga para material fino, com granulometrias inferiores a 60-80 μπι, com o transportador de material final.

[0250] Também neste caso se reveste de vantagem que as fracções granulométricas obtidas podem ser utilizadas livremente, por exemplo para aumentar a reactividade do cru durante a sinteriza- 95 L-Cj )=^--- Γ ção, para o que se remove ou introduz no forno a fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 70-90 μπι a 30-200 μπι.

[0251] Uma outra forma de configuração vantajosa da instalação de acordo com a invenção (conforme a reivindicação 29) é a de um moinho de duplo rotor para secagem e moagem, operado para obter a moagem grosseira e fina do cru em circuito fechado, com entradas de ambos os lados para moenda, material miúdo e gases quentes, estar equipado de uma câmara de moagem fina para secagem prévia, uma câmara de moagem grosseira, uma parede divisória disposta entre as câmaras de moagem fina e grosseira, destinada às descargas centrais de ambas as matérias-primas, e que as suas descargas centrais esteja ligado um separador pneumático montado sobre uma caixa de descarga comum e em paralelo a este separador esteja ligado um transportador de alcatruzes, por intermédio da descarga central da câmara de moagem fina e de uma calha de transporte pneumático, estando a saida de material grosseiro, do lado da saida de material, em comunicação tanto com o separador pneumático montado sobre a caixa de descarga, como também com o transportador de alcatruzes para material grosseiro, com granulometrias superiores a 60-80 μιη, com a câmara de moagem fina e de secagem prévia, que recebe sobretudo material ácido fresco, estando a alimentação de moenda do separador pneumático montada sobre a caixa de saida em comunicação tanto com a câmara de moagem fina de secagem prévia como também com a câmara de moagem grosseira e o transportador de alcatruzes em comunicação com a câmara de moagem fina para secagem prévia, e que além disso um secador de impacto previsto para receber o material grosseiro das matérias-primas alcalinas e alimentado com produto alcalino fresco esteja ligado através de um transportador de alcatruzes a um separador pneumático, que através de uma saida de material para material miúdo da matéria-prima alcalina, com granulometrias acima de 500-200 μπι, na qual existem também componentes alcalinos, estar em comunicação com um transportador de material fi- 96 nal e por no sentido de fluxo dos gases de escape estarem ligados um separador pneumático, um transportador de alcatruzes e um ciclone de dispersão, em paralelo com um ciclone, cuja saída de material para o material fino separado, constituído pelos componentes ácidos do cru e por uma parcela fina dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias inferiores a 80 μιη, estar em comunicação com o transportador de material final, seguindo ao ciclone um soprador.

[0252] Também neste caso é possível, durante a moagem do cru, aumentar a reactividade desse cru pela remoção das fracções de grão intermédio (granulometrias de 70-90 μιη a 30-200 μπι) dos componentes alcalinos do cru, durante a sinterização do clínquer.

[0253] De acordo com uma outra forma de configuração da invenção (reivindicação 30) será vantajoso que entre um moinho de esferas ou tubular, operado de modo a obter-se a moagem fina, sobretudo dos componentes ácidos da matéria-prima, num circuito de secagem e de moagem em corrente de ar e num moinho de impacto ou de martelos operado de modo a obter-se a moagem grosseira dos componentes alcalinos da matéria-prima em circuito fechado, esteja ligado, através de uma tubagem de secagem seguida de um ciclone, um separador pneumático de vários componentes, que do lado da saída do material e através de uma descarga para material miúdo de calcário, com granulometrias acima de 500-2.000 μπι, está em comunicação com o moinho de impacto operado em circuito fechado, através de uma saída para material grosseiro do calcário, com granulometrias de cerca de 125-500 μπι a 200-2000 μπι, com um transportador de material final, através de uma saída para o material de grão intermédio do calcário, com granulometrias de 60-125 μιη a 80-200 μια, com o moinho de corrente de ar ou com a instalação de sinterização e através de uma saída para material fino, com granulometrias inferiores a 50-80 μπι, com o transportador de material final, estando ligados no sentido de fluxo dos gases de escape um separador pneumático e um ciclone em paralelo 97

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L-Cj com mais outro ciclone, que através de uma descarga de material para material fino separado, constituído por componentes ácidos do cru, com uma quota-parte de material fino de cerca de 5 a 60 % da componente alcalina do cru, com granulometrias inferiores a 80 μιη, está em comunicação com o transportador de material final e a jusante do qual se encontra instalado um soprador.

[0254] Deverá aqui referir-se que ao moinho de esferas ou tubular, operado de maneira a obter-se a moagem fina da matéria-prima no circuito de secagem e moagem em corrente de ar, se encontra disposto directamente, do lado do material e do gás, um separador pneumático montado acima do secador de tubo montante, estando este separador pneumático ligado, do lado do material e através de uma descarga de material para material grosseiro com granulometrias superiores a 60-80 μιη, ao moinho de moagem fina em corrente de ar, que é alimentado através de uma entrada incorporada no secador de tubo ascendente, por exemplo com componentes que no essencial são ácidos. Nesta configuração está associada ao moinho de martelos de impacto (moinho de percutores), operado em circuito fechado para obter uma moagem grosseira, no qual se introduz por exemplo calcário a servir de material fresco, uma tubagem para secagem e a jusante da mesma um ciclone e um separador pneumático de vários componentes.

[0255] A instalação de acordo com a invenção pode além disso estar configurada de tal maneira que uma parte da corrente de gases de escape da instalação de moagem é conduzida em circuito fechado paralelamente ao moinho de corrente de ar e ao moinho de martelos de impacto (moinho de percutores) , para apoiar o transporte da moenda até ao ciclone e ao separador pneumático.

[0256] Genericamente a instalação de acordo com a invenção pode ser operada de modo a poder realizar o processo de acordo com a invenção mais acima descrito. De acordo com uma outra forma de configuração pode montar-se na instalação de pré-aquecimento e 98 I " de calcinação constituída por duas vias ou unidades de pré-aquecimento separadas e por duas unidades de calcinação, em vez de uma das unidades de pré-aquecimento ou de uma das vias de pré-aquecimento e de uma unidade de calcinação para um pré-aquecimento e desacidificação separados da matéria-prima moída grosseiramente (quota-parte de matéria-prima), uma outra via de pré-aquecimento e de calcinação (unidade de pré-aquecimento e de calcinação) em paralelo com o anterior, servindo de reactor de leito fluidificado ou de câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex), com gerador de gás quente separado.

[0257] De acordo com uma outra variante de realização desta instalação pode prever-se na instalação de pré-aquecimento e de calcinação constituída por duas vias de pré-aquecimento separadas e por duas unidades de calcinação, em vez de uma das unidades de calcinação para a desacidificação separada da parte grosseiramente moída do cru por intermédio dos gases quentes do gerador de gás quente, um reactor de leito fluidificado ou uma câmara de calcinação por corrente em turbilhão (câmara Convex), com gerador de gás quente separado, montado em paralelo com a outra unidade de calcinação.

[0258] Também nestas modalidades de realização da instalação se pode obter durante a calcinação do cru a vantagem de a parte fina e a parte grosseira do cru serem tratadas termicamente e em separado nas instalações de pré-aquecimento e de calcinação sob condições adaptadas o melhor possível às circunstâncias. Para nestas condições aumentar adicionalmente a reactividade do cru durante a sinterização do clínquer, pode de novo separar-se e introduzir-se no forno o material de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 80-125 μιη a 80-200 μιη, durante o tratamento térmico da quota-parte de material grosseiro do cru numa via de pré-aquecimento separada. 99

Γ [0259] A invenção é de seguida explicada mais em pormenor mediante os exemplos de realização ilustrados no desenho (tanto no que se refere ao processo de acordo com a invenção como também no tocante à instalação de acordo com a invenção). As figuras do desenho mostram:

Fig. 1 uma representação esquemática do processo de acordo com a invenção, com as condutas de material e de gás para o tratamento térmico das matérias-primas destinadas à produção de clinquer de cimento;

Fig. 2 um esquema de instalação para a produção de clinquer de cimento a partir de matérias-primas de cimento, com um permutador de calor de duas vias e um calcinador, sendo as parcelas alcalinas do cru moídas separadamente e os componentes ácidos do cru igualmente moídos separadamente ou então em conjunto com uma parte dos componentes alcalinos do cru, que será da ordem dos 5-15 %, e aduzida ao estágio de pré-aquecimento numa relação que assegure os valores requeridos de KSt II, SM e TM;

Fig. 3 um esquema de instalação para a produção de clinquer de cimento, em que o permutador de calor, tal como na instalação de acordo com a fig. 2, também tem duas vias e em que a instalação de calcinação está repartida num estágio de pré-calcinação e num estágio de pós-calcinação;

Fig. 4 um exemplo de um esquema de instalação para a moagem de matérias-primas, com condutas de matérias-primas e de gás;

Fig. 5 um esquema de instalação de mais outro exemplo de realização da invenção, destinado à moagem de calcário e de argila, para formar um cru cujos componentes contêm cristais de quartzo finamente distribuídos; 100

Fig.

Fig. Fig.

Fig.

Fig. r u 6 um esquema de instalação de um outro exemplo de realização da invenção, destinado à moagem de matérias-primas constituídas por calcário e por argila, matérias essas que contêm cristais de quartzo finamente distribuídos; 7 um esquema de instalação para a realização de uma variante em relação à fig. 6; 8 um esquema de instalação de mais outra forma de realização da invenção, destinada à moagem da matéria-prima a partir de matérias constituídas por calcário, argila e areia, das quais a argila e a areia contêm cristais de quartzo maiores que 60 μπι e em que o calcário fica, após a moagem, enriquecido em cristais de quartzo maiores que 60 μιη; 9 um esquema de instalação para a realização de uma variante em relação à fig. 8; 10 um esquema de instalação de acordo com mais outro exemplo de realização da invenção, destinado à moagem de matérias-primas constituídas por calcário, argila e areia, das quais a argila e a areia contêm cristais de quartzo maiores que 60 μιη e o calcário fica, após a moagem, enriquecido de cristais de quartzo maiores que 60 μπι; 11 um outro esquema de instalação para a moagem e a secagem combinadas de matérias-primas constituídas por calcário, argila e areia, nas quais a argila e a areia contêm cristais de quartzo maiores que 60 μιη e o calcário fica, após a moagem, enriquecido de cristais de quartzo com um determinado tamanho de grão, mais grosseiro que 60 μπι; 12 um esquema de instalação para a produção de clínquer de cimento a partir de matérias-primas de cimento, em que o 101 Γ permutador de calor tem igualmente duas vias, em comparação com o exemplo da fig. 2, mas em que uma via de pré-aquecimento, em conjunto com o estágio de pré-calcinação, é no entanto formada por um reactor de leito fluidificado ou por uma câmara de calcinação com efeito de turbilhão (câmara Convex), associados a um gerador de gás quente;

Fig. 13 mais um esquema de uma instalação para a produção de clinquer de cimento, com um pré-aquecedor de duas vias, que à semelhança da instalação de acordo com a fig. 3 também é de duas vias, mas em que na via de pré-aquecimento, que do lado do gás está ligada ao estágio de pré-calcinação, este estágio de pré-calcinação é formado por um reactor de leito fluidificado ou por uma câmara de calcinação com efeito de turbilhão (câmara Convex), associados a um gerador de gás quente.

[0260] A fig. 1 mostra uma representação esquemática do desenrolar do processo de acordo com a invenção, sem referenciação dos componentes específicos para as diferentes etapas do processo.

[0261] Da matéria-prima total é pré-aquecida uma parte 1, que é constituída pelos componentes ácidos do cru moídos a menos de 80 μιη e pela fracção de grão fino (<80 μιη) das partes alcalinas do cru, com granulometrias de 0,01-60 μιη a 0,01-80 μπι, num estágio de pré-aquecimento próprio 2, aquecido exclusivamente pelos gases de escape de um estágio de pós-calcinação 5. A outra parte 3, só constituída pela fracção de grão grosseiro das partes alcalinas do cru, com granulometrias de 60,01-2.000 μιη a 80,01-2.000 μπι, é pré-aquecida, em paralelo com a parte anterior, em pelo menos um estágio de pré-aquecimento 4, esquentado exclusivamente pelos gases de escape de um estágio de pré-calcinação 14. A montante do estágio de pós-calcinação, visto no sentido do fluxo dos gases, está instalada uma zona de reacção que é aquecida exclusivamente pelos gases de escape de um estágio de sin- 102 terização 7. Na zona de reacção 6 um combustível 8, grosseiramente fragmentado, que serve de agente redutor, só é queimado parcialmente, de modo que são criados no material a calcinar fracções de (CO) gás com efeito redutor, que se estendem até à região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição, isto é, até aos 1.150-1.200 °C, gases esses que reduzem os óxidos de ferro e em parte também os dióxidos de silício contidos no material a calcinar e que conduzem à activação termo-química do quartzo contido no cru quente. Os gases de escape da zona de reacção 6 são introduzidos no estágio de pós-calcinação 5, insuflando-se simultaneamente ar quente 10 proveniente do estágio de arrefecimento 9, para pós-combustão do combustível em excesso.

[0262] A parcela das fracções alcalinas pré-aquecidas do cru que integra a parte 3, com uma granulometria de 60,01-125 μηπ a 80,01-200 μιη, fracções essas que provêm do estágio de pré-aquecimento 4 que se encontra ligado do lado do gás ao estágio de pré-calcinação 14, é introduzida no estágio de sinterização 7, por meio da tubagem 11, na região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição, com 1.250-1.400 °C, de modo que nessa área é acelerada a incorporação da cal livre em formação. A matéria-prima 12 proveniente do estágio de pré-aquecimento 2 é directamente conduzida ao estágio de pré-calcinação 14. O estágio de pré-calcinação 14 é aquecido exclusivamente pela queima de uma quota-parte do combustível 15 no ar quente 16 proveniente do estágio de refrigeração 9. Isto faz com que a pressão parcial do CO2 nos gases quentes se torne menor em comparação com a dos gases de escape do forno, e a temperatura de desacidificação da calcite se torne mais baixa. A fracção de grão grosseiro das partes alcalinas do cru, com granulometrias de 125-2.000 μιη a 200-2.000 μιη, proveniente do estágio de pré-aquecimento 4, pode ser igualmente introduzida parcialmente ou totalmente no estágio de pré-calcinação 14. A totalidade do cru 13 pré-calcinado, que é constituído pelos componentes ácidos do cru, bem como pelas 103 Γ u quota-partes alcalinas do cru finamente moídas a menos de 60-80 μπι e grosseiramente moídas a mais de 125-200 μια, é introduzida no estágio de pós-calcinação 5. O cru 17 pós-calcinado e deste modo sujeito em elevado grau à calcinação final é transferido do estágio de pós-calcinação 5 para o estágio de sinterização 7, que é aquecido pela queima da parte de combustível 18 no ar quente 19 proveniente do estágio de arrefecimento 9. O clínquer 21 cozido no estágio de sinterização 7 é introduzido no estágio de arrefecimento 9 e aí refrigerado por meio do ar 20, sendo extraído do sistema de tratamento térmico sob a forma de produto final. Entre o estágio de sinterização 7 e a zona de reacção 6 extrai-se, caso necessário, um volume parcial de gás 22, para impedir circuitos de substâncias nocivas, que são designadamente geradas pelos compostos voláteis de alcalis, de cloro e de enxofre contidos nos gases quentes do estágio de sinterização 7.

[0263] A fig. 2 mostra um esquema de instalação contendo uma configuração de aparelhagem para o processo de acordo com a invenção. A instalação de produção de cimento representada na figura comporta dois moinhos de percussão 25 e 26, dois secadores de tubo montante 27 e 28, com os separadores pneumáticos incorporados, um classificador para a separação de vários componentes (classificador MKT) 37, tubos de queda 44 para a fracção de grão grosseiro com granulometrias de 125-500 μιη a 200-2.000 μπι, tubos de queda 4 3 para uma fracção de grão intermédio com granulometrias de 40-125 μιη a 80-200 μπι, tubos de queda 42 para a fracção de grão fino com granulometrias de 0-40 μπι a 0-80 μπι, duas válvulas de corrediça foiciforme (órgãos de estrangulamento) 31 e 32, dois tubos de queda duplos 40 e 41, duas tubagens de gás de escape 45, dois ciclones duplos de desempoeiramento 29 e 30, duas linhas separadas de pré-aquecimento 34 e 35, que são aquecidas em paralelo pelos gases de escape da instalação de calcinação 46, um forno rotativo 47, um arrefecedor 48 e, em adição ao dispositivo de alimentação de combustível já existente e instalado no forno rotativo, um dispositivo de alimentação suplementar 49 104 para uma parte do cru. Nesta configuração cada linha de pré-aquecimento 34 e 35 é constituída por ciclones individuais ligados uns aos outros por meio de condutas de gás. 0 forno tubular rotativo 47 está ligado às linhas de pré-aquecimento 34 e 35 por intermédio de uma tubagem ascendente de gás da instalação de calcinação. Do lado da descarga os ciclones das linhas de pré-aquecimento 34 e 35 estão ligados por intermédio de tubos de queda às tubagens de gás ou à instalação de calcinação 46.

[0264] Durante o funcionamento da instalação a matéria-prima destinada à produção de clínquer de cimento é submetida a um tratamento térmico da seguinte maneira: [0265] A componente alcalina do cru, grosseiramente moída e submetida a uma secagem separada a jusante do moinho de impacto 25 e do secador de tubo montante 27, é separada no desempoeirador de duplo ciclone 29, sendo a partir daí descarregada através dos tubos de queda duplos 40 e admitida no classificador MKT 37. O classificador MKT reparte a componente grosseiramente moída do cru (por exemplo calcário, marga calcária ou greda) em três fac-ções granulométricas: 0-40 a 0-80 μπι, 40-125 a 80-200 μπι e 125-500 a 200-2.000 μπι. A fracção de grão fino, com granulometrias de 0-40 μπι a 0-80 μπι, é descarregada através dos tubos de queda 42 e introduzida em conjunto com os componentes ácidos do cru, que são descarregados por intermédio dos tubos de queda duplos 41 do desempoeirador de duplo ciclone 30, na tubagem de gás 39 que liga o ciclone de cima 35 da linha de pré-aquecimento aos separadores pneumáticos incorporados e ao desempoeirador de duplo ciclone 30, passando pelo moinho de percussão 26 e pelo secador de tubo montante 28.

[0266] Dos gases quentes provenientes do ciclone de baixo (do meio) da linha de pré-aquecimento 35, uma fracção de grão intermédio das partes alcalinas do cru, com granulometrias de 0-40 μπι a 0-80 μπι, é arrastada em conjunto com os componentes ácidos des- se cru, sendo seguidamente aquecida e separada, bem como misturada no ciclone mais alto da linha de pré-aquecimento 35, sendo a partir dai escoada através de tubos de queda e introduzida na tubagem de gás disposta do lado de baixo, o que significa que a operação é repetida até ao ciclone mais baixo e à instalação de calcinação. No âmbito destas operações a mistura constituída pelos componentes ácidos do cru e pela fracção de grão fino das partes alcalinas desse cru é aquecida e desacidifiçada em definitivo numa quantidade tal, que só é possível formar C3A, C4FA, CS e/ou C3S2. Fracções de grão intermédio, com granulometrias de 40-125 μηα a 80-200 μπι, são descarregadas através dos tubos de queda 43 e introduzidas directamente através da chama do forno 47, a jusante da zona de sinterização, numa área com uma gama de temperaturas de 1.250-1.400 °C, para as incorporar no clínquer. Deste modo evita-se (impede-se) a formação indesejada de C2S a montante da zona de sinterização, sendo aumentada a quota-parte de clínquer fundido. A fracção de grão grosseiro, com granulometrias de 125-500 μιη a 200-2.000 μιη, é descarregada através de tubos de queda 44 e introduzida na tubagem condutora de gás 38, sendo aí aquecida em separado, separada no ciclone mais alto da linha de pré-aquecimento 34 e partir daí introduzida de novo, através de tubos de queda, na tubagem condutora de gás situada do lado de baixo, o que significa que a operação é repetida até ao ciclone mais baixo e até à instalação de calcinação desta linha. No âmbito destas operações é aquecida e desacidifiçada a maior parte dos componentes alcalinos do cru.

[0267] Os componentes ácidos do cru finamente moídos e secos conjuntamente a seguir ao moinho de percussão 26 e ao secador de tubo montante 28 e eventualmente ainda uma parte dos componentes alcalinos do cru, que ascende a cerca de 5-15 %, são separados no desempoeirador de duplo ciclone 30, sendo descarregados a partir daí através de tubos de queda duplos e introduzidos na tubagem condutora de gás 39. A partir daí a mistura a cozer é aquecida até atingir o ciclone mais baixo e a instalação de cal- 106

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u cinação, sendo definitivamente desacidifiçada. Finalmente o cru a cozer é introduzido no forno tubular rotativo 47 para ser sinterizado.

[0268] Deste modo, numa linha de pré-aquecimento, é tratado ter-micamente calcário de grão grosseiro (com granulometrias de 125-500 a 200-2.000 μπι) , que só pode ser convertido em clinquer pela sua fusão na zona de sinterização, e tratada termicamente na outra linha de pré-aquecimento uma mistura de grão fino constituída pelos componentes ácidos e por calcário, numa proporção que provoca um aumento da quantidade de clinquer fundido.

[0269] Uma vez que as fracções granulométricas das partes do cru a tratar termicamente são muito diferentes umas das outras, torna-se necessário, para criar condições óptimas para o tratamento térmico em ambas as linhas de pré-aquecimento 34, 35, assegurar uma depressão suficientemente grande nessas linhas. As duas válvulas de corrediça foíciforme (órgãos de estrangulamento) 31 e 32 permitem que em ambas as linhas de pré-aquecimento possa ser mantida a necessária depressão, referida à diferença de granulometrias .

[0270] Neste exemplo pode utilizar-se em vez do classificador MKT 37 um classificador vulgar, que distribui o calcário por duas fracções de grão com 0-80 μπι e 80-2.000 μιη, significando isto que neste exemplo é omitida a fracção de grão intermédio com 40-125 μπι a 80-200 μιη, que é descarregada através dos tubos de queda 43 e que se pretende introduzir directamente no forno 47. Por esse motivo a fracção de grão fino (0-80 μπι) é submetida a um tratamento térmico separado, em conjunto com os componentes ácidos do cru, numa das linhas de pré-aquecimento, e a fracção de grão grosseiro (80-2.000 μπι) na outra linha de pré-aquecimento. Para neste caso incrementar a reactividade do cru, uma parte da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos (contendo calcite) do cru (80 a 2.000 μπι) ou a mistura constituída pelos 107

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componentes ácidos e alcalinos moídos a menos de 80 μιη é insuflada (introduzida) separadamente (numa maior ou menor quantidade) directamente a partir do classificador 37 ou de qualquer ciclone (à excepção do mais baixo) da linha de pré-aquecimento 34, através da chama do forno tubular rotativo 47, com o auxílio do dispositivo de alimentação 4 9, a jusante da zona de sinterização, com uma gama de temperaturas de 1.250-1.350 °C. Isto faz com que a quota-parte de clínquer fundido aumente, uma vez que durante a introdução dos referidos componentes do cru directamente na zona de sinterização - contornando a zona de transição - há uma maior redução da formação do belito a montante da zona de sinterização .

[0271] A fig. 3 mostra um outro exemplo de uma instalação de produção de cimento de acordo com a invenção, que comporta duas linhas separadas de pré-aquecimento, sendo uma dessas linhas de pré-aquecimento 50 aquecida pelos gases de escape da instalação de pré-calcinação 51 e sendo a outra linha de pré-aquecimento 52 aquecida pelos gases de escape da instalação de pós-calcinação 53. Cada uma das linhas de pré-aquecimento é constituída por ciclones individuais, que se encontram ligados entre si por tubagens de gás. Esta instalação de produção de cimento presta-se especialmente a grandes capacidades de produção, superiores a 3.000 t/dia.

[0272] A instalação de pós-calcinação 53 é constituída por uma conduta de gás montante 35, com uma configuração em forma de tubo e contendo estruturas internas que provocam turbulências, conduta essa que está ligada a um separador 54. Uma câmara de reacção 55 tem a configuração de um tubo de reacção e estabelece a transição directa para a instalação de pós-calcinação 53. A instalação de pré-calcinação 51 tem igualmente a configuração de uma tubagem de gás quente 56 em forma de tubo e integra um separador 57, estando ainda provida de um queimador 58 e de uma conduta adutora de ar quente 59. A instalação de sinterização 60 108 tem a configuração de um forno tubular rotativo e a instalação de arrefecimento 61 a de um arrefecedor de grelha. Na câmara de reacção 55 introduzem-se, para aceleração da conversão do quartzo, aditivos contendo MgO e/ou substâncias contendo F e Cl, servindo de catalisadores necessários para a obtenção de uma relação óptima entre MgO e alcalis, sendo estes aditivos introduzidos na tubagem montante de gás 35 do linha de pré-aquecimento 52 com o auxilio de um dispositivo de alimentação 71 ou em conjunto com uma parte finamente moída do cru. Aproximadamente à mesma altura que o dispositivo de alimentação 71 é introduzido com o auxílio de um dispositivo de alimentação 63 um combustível grosseiramente fragmentado, que serve de agente redutor.

[0273] Para eliminar quota-partes em excesso de substâncias nocivas gasosas, tais como compostos voláteis de alcalis, enxofre e cloro, retira-se do sistema, através de uma conduta em derivação 65, uma parte dos gases quentes do forno.

[0274] Acima de um ponto de estrangulamento 66 no reactor tubular ou na conduta montante de gás 35 admite-se ar quente de saída do arrefecedor, através da conduta de ar quente 64, para queima do agente condutor combustível utilizado (introduzido) em excesso. Aproximadamente à mesma altura em que o queimador 48 desemboca na conduta de gás quente 5 6 da instalação de pré-calcinação 51 introduz-se cru pré-aquecido proveniente da linha de pré-aquecimento 52 ligada à instalação de pós-calcinação 53.

[0275] A classificação das partes de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-500 a 80-2.000 μιη, introduzidas na linha de pré-aquecimento 50, em duas classes granulométricas, isto é, na fracção de grão intermédio com granulometrias de 60-125 μκι a 80-200 μπι e na fracção de grão grosseiro com granulometrias de 125-500 μιη a 200-2.000 μιη, efectua-se da seguinte maneira: 109 Γ u

Estes componentes alcalinos grosseiramente moídos do cru são introduzidos na conduta de gás que liga o duplo ciclone ao ciclone médio da linha de pré-aquecimento 50. A fracção de grão intermédio com granulometrias de 60-125 a 80-200 μιη é arrastada e aquecida pelos gases quentes provenientes do ciclone médio da linha de pré-aquecimento 50 e separada no duplo ciclone, sendo a partir daí descarregada por intermédio dos tubos de queda do duplo ciclone, sendo seguidamente introduzida na tubagem condutora de gás que liga o ciclone médio ao ciclone mais baixo da linha de pré-aquecimento 50, sendo aí aquecida, depois separada no ciclone médio e a partir daí descarregada por intermédio dos tubos de queda do ciclone médio, depois introduzida na tubagem condutora de gás que liga o ciclone mais baixo ao separador 57, sendo aí novamente mais aquecida, depois separada no ciclone mais baixo do pré-aquecedor 50 e a partir daí descarregada por intermédio de tubos de queda e introduzida no forno com o auxílio de um dispositivo de alimentação 62. A descarga desta fracção de grão intermédio efectua-se por acção de uma corrente gasosa, cuja velocidade deverá ser ajustada por forma a obter-se a granulome-tria final do grão pretendida.

[0276] A fracção de grão grosseiro, com granulometrias de 125-500 μιη a 200-2.000 μιη, cai logo, sob o efeito da gravidade, ao ser introduzida na conduta de gás que liga o duplo ciclone ao ciclone médio da linha de pré-aquecimento 50, passando através desse ciclone médio, os tubos de queda e a conduta de gás que liga o separador 57 ao ciclone mais baixo do pré-aquecedor 50 e entra no separador 57. A partir daí esta fracção de grão grosseiro é descarregada em conjunto com as partes finamente moídas do cru, que são separadas no separador 57, sendo extraída do pré-aquecedor 52 por intermédio dos tubos de queda 59 e admitida na instalação de pré-calcinação, sendo a partir daí descarregada por intermédio de tubos de queda 71 e aduzida à instalação de pós-calcinação 53. 110

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[0277] Aduzindo combustível e oxigénio à conduta de gás quente 4 6, pré-calcina-se o cru pré-aquecido por acção dos gases quentes em formação, que deste modo se tornam isentos de substâncias poluentes e que para além disso têm em relação aos gases de escape do forno uma pressão parcial de CO2 mais baixa, sendo finalmente introduzido na câmara de reacção 55, a partir do separador 57 da instalação de pré-calcinação 51, com o auxílio do dispositivo de alimentação 71, à mesma altura que o catalisador da conversão de SÍO2.

[0278] Aduzindo gases de escape do forno e combustível com oxigénio à câmara de reacção 55 e à tubagem montante de gás 35, efectua-se a pós-calcinação dos materiais pré-calcinados, sendo o quartzo contido no cru, sob a acção da atmosfera redutora criada pela combustão incompleta do agente redutor introduzido e dos compostos de alcali, flúor, enxofre e cloro contidos nos gases de escape do forno, amorfizado parcialmente à superfície e finalmente introduzido a partir do separador 54 no forno tubular rotativo 60 para ser sinterizado. Na zona de baixo da conduta de gás quente 56 encontra-se disposta uma conduta de descarga em derivação 72, provida de um órgão de corte, conduta essa que pode ser conduzida ao forno tubular rotativo. Para uma melhor repartição do ar quente pela câmara de reacção 55 e pela instalação de pré-calcinação 51 prevêem-se órgãos de corte 68 na conduta de ar quente 59, 64.

[0279] Para poder operar a instalação, mesmo quando a parte de pré-calcinação estiver fora de serviço, encontram-se dispostos no tubo de queda 69 do ciclone médio da linha de pré-aquecimento 52 uma conduta em derivação 70, bem como órgãos de corte não referenciados em pormenor, de modo que em determinadas circunstâncias a instalação de produção de cimento pode ser operada só com metade da capacidade de produção prevista, se bem que os catalisadores para a amorfização do quartzo sejam introduzidos e as substâncias poluentes gasosas possam ser eliminadas a partir dos 111 r L-Cj t gases de escape do forno, antes de esses gases de escape do forno serem aproveitados para o tratamento térmico prévio dos componentes do cru introduzidos. Neste contexto deverá referir-se que se torna necessário que todos os componentes do cru sejam introduzidos em conjunto na primeira linha de ciclone de pré-aquecimento ou então sem os componentes alcalinos pré-aquecidos do cru da fracção de grão intermédio, com granulometrias de 60-125 μπι a 80-200 pm, que são separados com o auxilio do classificador e introduzidos no forno.

[0280] De acordo com um exemplo de realização modificado os ciclones de pré-aquecimento de duas vias podem ser utilizados com calcinadores ou instalações de calcinação trabalhando independentemente uns dos outros. Além disso podem utilizar-se, para servirem de catalisadores para a conversão do quartzo, resíduos industriais de grão fino contendo carbono, tais como argilas contendo xisto betuminoso, clínquer proveniente de instalações de laminação, bem como cinzas e escórias, em vez ou em complemento dos agentes redutores já recomendados.

[0281] O esquema de instalação conforme a fig. 4 mostra uma configuração de equipamento do processo de acordo com a invenção destinada à moagem do cru a partir de calcário e de argila, cujos componentes do cru contêm cristais de quartzo finamente dispersos, mas também destinada à moagem de cru a partir de calcário, uma argila e uma areia, contendo a argila e a areia cristais de quartzo de tamanho superior a 60 pm. Por estes motivos torna-se possível, de acordo com este exemplo, moer conjuntamente o calcário e ara gila numa só instalação para formar o cru, enquanto que o cru constituído por calcário, uma argila e uma areia é moído em separado.

[0282] Após a moagem conjunta, a fracção de grão fino do cru, com granulometrias inferiores a 125-200 pm, é neste caso moída a 112

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Ul t uma granulometria inferior a 32-70 μιη num moinho operado em circuito fechado.

[0283] O exemplo de instalação de acordo com a fig. 4, para a moagem de matérias-primas, comporta uma prensa de cilindros 73, um moinho de martelos 74, um moinho de esferas 75, um secador de tubo montante 76, encimado por um separador pneumático 77, os ciclones 78 e 79, um separador 80 e um electro-filtro 81.

[0284] Em serviço o calcário 82 a moer é carregado na prensa de cilindros 73 com o auxilio de uma báscula de cinta doseadora. Seguidamente as escamas prensadas obtidas a partir do calcário entram no moinho de martelos 74, onde são desaglomeradas. A parte de argila 84 das matérias-primas é aduzida directamente ao moinho de martelos 74. Seguidamente todos os componentes da matéria-prima são sujeitos a uma secagem conjunta no secador de tubo montante 76. 0 material miúdo de calcário recirculado pelo classificador estático 77 é aduzido à prensa de cilindros 73.

[0285] A parte granulométrica do cru separada no ciclone 78, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, é aduzida ao produto final sob a forma de fracção de grão grosseiro. A parte granulométrica separada no ciclone 79, com granulometrias inferiores a 125-200 μπι, é, de acordo com o presente exemplo, conduzida ao moinho de esferas 75, para ser moída a menos de 32-70 μπι. A parte granulométrica separada no electro-filtro 81, com granulometrias de 0,01-32 a 0,01-70 μιη, é aduzida ao transportador de produto final sob a forma de fracção de grão fino. As fracções de produto final assim obtidas são encaminhadas directamente para a fase de tratamento térmico, após mistura prévia ou sem mistura. Isto faz com que a fracção de grão intermédio com granulometrias de 32-125 mm a 80-200 μιη seja excluída da formação do clínquer, o que aumenta a reactividade do cru. 113

[0286] Com esta moagem híbrida dos componentes alcalinos 84 do cru, isto é, com uma moagem prévia no moinho de martelos ou de percutores 74 podem obter-se poupanças de energia que podem ir até 25 % e um incremento da produção que pode ir até 60 %. Durante a moagem grosseira do calcário 82 na prensa de cilindros 73, seguida de uma desaglomeração no moinho de martelos ou de percutores 74, o consumo de energia é reduzido em cerca de três vezes e a capacidade de produção aumentada em cerca de três vezes .

[0287] Caso a seguir ao moinho de martelos 74 os componentes ácidos do cru não possam ser fragmentados a menos de 125 μιη, torna-se necessário introduzi-los, a jusante do moinho de martelos 74, directamente no moinho de esferas 75. Nestas circunstâncias a quota-parte de argila 84 do cru é conduzida em conjunto com uma parte do calcário, que perfaz cerca de 5-15 % da totalidade do cru, directamente ao moinho de esferas 75 operado em circuito fechado (ou também em regime de passagem simples). Seguidamente esta quota-parte de argila é submetida a uma pós-secagem em conjunto com a parte do cru separada no ciclone 79 e moída a menos de 125-200 μτη, num secador de tubo montante separado, instalado entre o moinho de esferas 75 e o ciclone 79. O encaminhamento das diversas fracções de grão e a continuação da moagem das partes granulométricas inferiores a 125-200 μπι efectua-se de maneira idêntica à do exemplo de moagem anterior.

[0288] Caso as matérias-primas a moer contenham componentes com grãos de quartzo maiores que 60-80 μιη, a moagem grosseira efectua-se da seguinte maneira: [0289] Uma parte predominante do calcário 82, da ordem de grandeza de 85 a 100 %, é em grande parte fragmentada grosseiramente em separado na prensa de cilindros 73. Os componentes ácidos 84 da matéria-prima, tais como argila, minério de ferro, areia e eventualmente em parte calcário (numa quantidade de 5-15 %), en- 114

Γ tram sob a forma de uma mistura húmida (com uma humidade que pode ir até cerca de 6-8 %) directamente no moinho de esferas 75 - contornando o moinho de martelos ou de percutores 73. A isto junta-se ainda a parte de calcário pré-moida na prensa de cilindros a menos de 125-200 μπι e seguidamente separada no ciclone 79.

[0290] A mistura húmida fragmentada na prensa de cilindros, exclusivamente constituída por componentes alcalinos 82 do cru, é desaglomerada no moinho de martelos ou de percutores 74 e seguidamente submetida a uma secagem no secador de tubo montante 76, sendo depois aduzida ao classificador pneumático 77 para, com o objectivo de realizar uma moagem a uma granulometria inferior a 500-2.000 μιη, separar as partículas superiores a 500-2.000 μπι, sendo o resto aduzido pela corrente de ar ao ciclone 78. Também nesta variante de fragmentação o encaminhamento das diversas fracções de grão, bem como a continuação da moagem das fracções granulométricas inferiores a 125-200 μπι no moinho de esferas 75 se efectua de maneira idêntica à primeira forma de realização de acordo com a fig. 4, mais acima descrita.

[0291] Os gases quentes ou os gases de escape do forno e do ar-refecedor podem ser aduzidos tanto ao moinho de martelos 74 como também ao moinho de martelos 74 e ao moinho de esferas 75 simultaneamente.

[0292] A saída da moenda a partir do moinho de martelos ou de percutores 74, através do secador de tubo montante 76 e do classificador pneumático 77, para dentro do ciclone 78 e para fora do moinho de esferas 75, passando pelo secador de tubo montante, para dentro do ciclone 79, efectua-se por meio de uma corrente gasosa, cuja velocidade deverá ser ajustada para a granulometria final pretendida.

[0293] O esquema de instalação de acordo com a fig. 5 revela um exemplo de uma instalação de moagem e de secagem para matérias- 115

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primas constituídas por calcário e por argila, matérias essas que contêm cristais de quartzo finamente distribuídos, podendo por essa razão ser moídos conjuntamente numa instalação de moagem.

[0294] Para este efeito opera-se em circuito fechado um moinho de cilindros com leito fluidificado 86. As escamas originadas no moinho de cilindros 86 são desaglomeradas num moinho de martelos 87, sendo seguidamente submetidas a uma secagem pelos gases quentes no secador de tubo montante 88 e aduzidas a um classificador estático prévio e a outro final, 89 e 90. Os materiais miúdos separados no classificador prévio 89, com granulometrias superiores a 500-2.000 μπι, são de novo introduzidos no moinho de cilindros 86, para continuação da moagem. A fracção de grãos grosseiros dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 80-500 μπι a 80-2.000 μιη, separada no classificador final 90, é utilizada sob a forma de produto final grosseiro 96 do cru para ser submetida a um tratamento térmico em separado ou em conjunto com o produto final fino 95. O produto final fino 95 arrastado pela corrente de gases quentes a jusante dos classificadores 89 e 90, constituído pelos componentes ácidos e alcalinos do cru, é separado nos ciclones 91 e no electro-filtro 93, e, conforme a condução prevista para o processo, utilizado como quota-parte do cru destinada a ser submetida ao tratamento térmico.

[0295] Deverá referir-se que em vez do moinho de martelos 87 se pode também utilizar um moinho de esferas.

[0296] No essencial as vantagens de uma instalação de moagem deste tipo ou de uma instalação de moagem e de secagem residem, para além da poupança de energia obtenível, na estrutura simples da aparelhagem e na possibilidade de separar a parte do cru {finamente moída), capaz de entrar em reacções do estado sólido, da parte do cru (grosseiramente moída), capaz de entrar em reacções de fusão. 116 [0297] Também no outro exemplo de realização da instalação de moagem e de secagem de acordo com a fig. 6 as matérias-primas constituídas por calcário e argila e contendo cristais de quartzo finamente distribuídos podem ser moídos conjuntamente.

[0298] O dispositivo ou a instalação compreende um moinho de cilindros 98, um transportador de alcatruzes 99, um dispositivo de alimentação do moinho 100, um secador de tubo montante 101 com classificador pneumático 102, um classificador dinâmico 103, um electro-filtro 104 e um soprador 105. Para a secagem do cru aproveitam-se os gases de escape de um gerador de gás quente 111.

[0299] Durante o funcionamento as matérias-primas cruas 106 a moer são encaminhadas com o auxílio de balanças de cinta dosea-dora ao moinho de cilindros 98, passando por um dispositivo de alimentação do moinho 100. A moenda fragmentada caminha para o bordo do prato de moagem do moinho de cilindros 98, bordo a partir do qual a moenda é arrastada no sentido ascendente para o classificador, por intermédio de uma corrente gasosa que sai de um anel de injectores. 0 material grosseiro separado no classificador pneumático do moinho de cilindros 98 volta a cair no centro do prato de moagem, enquanto que o material fino, com partículas predominantemente menores que 200 μπι, é aduzido com o auxílio do gás quente contendo poeiras ao classificador estático 102 montado a jusante. Aí as partículas ainda grosseiras, com granulometrias de 80-125 μπι a 60-200 μπι, são separadas da corrente gasosa e aproveitadas sob a forma de fracção de grão intermédio 108 dos componentes alcalinos do cru para a produção desse cru. A parte restante do material fino 107, com granulometrias inferiores a 60-80 μπι, constituída pelos componentes ácidos e alcalinos do cru, é precipitada sob a forma de fracção de grão fino no electro-filtro 104 e, conforme o processo proposto, aproveitada como parte do cru para o tratamento térmico. Se a quantidade de gás não for suficiente, o material grosseiro não é 117 r L-Cj arrastado e cai para o lado de baixo através do anel de injecto-res, sendo a partir dai transportado pelo mecanismo de alcatruzes 99 até ao classificador dinâmico 103. Ai efectua-se a separação em materiais miúdos 110 e fracções de grão grosseiro 109. Enquanto que os materiais miúdos 110 são reconduzidos ao moinho de cilindros 89 para uma ulterior moagem, a fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μιη, é igualmente encaminhada para receber o tratamento térmico.

[0300] Uma modificação da instalação de moagem e de secagem descrita anteriormente (mediante a fig. 6) é mostrada na fig. 7.

[0301] Este dispositivo ou instalação comporta novamente um moinho de cilindros 112, um transportador de alcatruzes 113, um secador de tubo montante 114 com classificador pneumático 115, um electro-f iltro 116 e um soprador 117. Para a secagem do cru aproveitam-se os gases de escape de um gerador de gás quente 124.

[0302] No presente caso as matérias-primas a moer 118 são encaminhadas para o moinho de cilindros 112 por meio de balanças de cinta doseadora 119. A moenda fragmentada é transportada no sentido ascendente para o classificador, por intermédio de uma corrente gasosa. 0 material grosseiro 122 separado no classificador pneumático do moinho de cilindros 112 (partículas de calcário maiores que 125-200 μπι) é extraído do moinho de cilindros e escoado sob a forma de fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru. O material fino (partículas predominantemente menores que 125-200 μπι) é encaminhado, com o auxílio do gás quente contendo poeiras, para o classificador estático 115 instalado a jusante, passando pelo secador de tubo montante 114. Aí as partículas ainda grosseiras, com granulometrias de 60-125 μιη a 80-200 μπι, são separadas e utilizadas, sob a forma de fracção de grão intermédio 121 dos componentes alcalinos do cru, para a 118

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L-Cj formação desse cru. A parte restante do material fino, com gra-nulometrias inferiores a 60-80 μπι, constituída pelos componentes ácidos e alcalinos do cru, é precipitada no electro-filtro 116 e utilizada, consoante o tipo de processo escolhido, como fracção de grão fino para o tratamento térmico. Se a quantidade de gás não for suficiente, também aqui o material grosseiro, com granu-lometrias superiores a 600-2.000 μπι, cai para o lado de baixo e é reconduzido pelo transportador de alcatruzes 113 ao dispositivo de alimentação do moinho de cilindros 112.

[0303] De acordo com a fig. 8 as matérias-primas constituídas por calcário, argila e areia, contendo grãos de quartzo de gra-nulometria maior que 60-80 μπι, são moídas separadamente.

[0304] De acordo com esta forma de realização a instalação de moagem e de secagem comporta [conforme reivindicação 27] um moinho de moagem e de secagem de duplo rotor 125, com entradas 126, 127 de ambos os lados para moenda ou material miúdo, bem como para gases quentes 134, 135, um pré-secador 128, uma câmara de moagem fina 129 e uma de moagem grosseira 130, uma parede divisória 133 disposta entre estas duas câmaras de moagem 129, 130, descargas centrais separadas 131, 132 para ambos os componentes e tubuladuras de alimentação 156 e 157, além de um secador de tubo montante 136 (caixa de descarga), um classificador pneumático 137, dois transportadores de alcatruzes 138, 139, com ca lhas transportadoras pneumáticas, dois separadores pneumáticos tipo ciclone 140, 141, o ciclone 142, um electro-filtro 143, as balanças de cinta doseadora 145, 147, um gerador de gás quente 148 e um soprador 155.

[0305] Durante o funcionamento os componentes ácidos 144 da matéria-prima e os componentes alcalinos 146 da matéria-prima são introduzidos em sentido inverso no moinho de moagem e de secagem 125, com o auxílio de balanças de cinta doseadora 145 e 147. Ao fazê-lo os componentes ácidos 144 da matéria-prima, que habitu- 119 almente têm um elevado teor de humidade, são primeiro introduzidos na câmara de pré-secagem 128, em conjunto com a corrente de gás quente, passando pela entrada 126 e pela tubuladura de alimentação 156. A partir da câmara de pré-secagem 128 os componentes ácidos 144 da matéria-prima que se pretende moer finamente entram na câmara de moagem fina 129 através de uma parede com fendas, provida de pás de elevação, câmara de moagem a partir da qual os componentes são transportados através da saida central separada 131, da calha de transporte pneumático associada ao transportador de alcatruzes 138 e para além disso, em paralelo, através da caixa de descarga 136 e do classificador pneumático 137 para dentro do separador pneumático 140. Neste separador pneumático 140 também entra, proveniente da câmara de moagem grosseira 130 e através da descarga central separada 132, da caixa de descarga 136 e do classificador pneumático 137 a parte fina da componente alcalina do cru, com granulometrias inferiores a 125-200 μπι. 0 grão com excesso de granulometria ou o material grosseiro 149 (partículas com mais de 60-80 μπι) dos componentes ácidos do cru, separados no separador pneumático 140, é adicionada com uma parte fina dos componentes alcalinos do cru provenientes da câmara de moagem grosseira 130 ao material fresco 144 ou aos componentes ácidos da matéria-prima. O material fino 151 (partículas inferiores a 60-80 μπι) dos componentes ácidos do cru, separado no separador pneumático 140, com uma parte fina dos componentes alcalinos do cru (cerca de 5-60 %), é aproveitado sob a forma de quota-parte fina do produto final 154. A este respeito deverá referir-se que pela moagem secundária, a menos de 60-80 μπι, das partes finas dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias inferiores a 80-125 μπι, se elimina a fracção de grão intermédio com granulometrias de 60-125 μπι. Daí resulta um incremento da reactividade do cru.

[0306] Os componentes alcalinos 146 da matéria-prima, que habitualmente têm um baixo teor de humidade, são introduzidos na câmara de moagem grosseira 130 em conjunto com a corrente de gás 120 quente ou com os gases de escape 135 provenientes de um permuta-dor de calor de gás flutuante, passando pela entrada 127 e pela tubuladura de alimentação 157. A quota-parte grosseira dos componentes alcalinos do cru, grosseiramente moídos, com granulome-trias de 80-500 μιη a 125-2.000 μτη, é transportada através da des-carga central separada 132, passando pela calha de transporte pneumático e pelo transportador de alcatruzes 139, para dentro do separador pneumático 141. A este respeito deverá referir-se que a descarga central 132 está separada da descarga central 131 por uma parede divisória 133, de modo que é impossível haver uma mistura dos componentes ácidos e alcalinos nas descargas centrais 131 e 132. Uma mistura dos componentes ácidos e alcalinos do cru só se observa durante a sua extracção através da caixa de descarga 136, para dentro do classificador pneumático 137, com o auxílio da corrente de ar.

[0307] A quota-parte fina dos componentes alcalinos 146 do cru, moídos grosseiramente, com granulometrias inferiores a 125-200 μιη, é em parte transportada através da descarga central separada 132, passando pela caixa de descarga 136 e pelo classificador pneumático 137, para dentro do separador pneumático 140, ao qual chegam de maneira semelhante os componentes alcalinos 144 do cru, finamente moídos. Dito por outras palavras, o gás de escape do moinho abandona igualmente o moinho 125 através das descargas centrais 131, 132 e é transportado através da caixa de descarga 136 para dentro do classificador pneumático 137, no qual é separado o material grosseiro contido no gás, com granulometrias de cerca de 30-125 μτη a 30-200 μιη, e aduzido ao transportador de alcatruzes 138 ou no seguimento disso ao separador pneumático 140.

[0308] O restante produto final fino, ainda contido nos componentes ácidos e alcalinos do cru, transportado na corrente de gás quente a jusante do classificador pneumático 137 é separado nos ciclones 142 e no electro-filtro 143. 0 produto final dos separadores pneumáticos 140 e 141, dos ciclones 142 e do elec- 121

L-^ ^ tro-filtro 143 é escoado por intermédio da calha de transporte pneumático comum e aproveitado, conforme o tipo de processo previsto, para o tratamento térmico sob a forma de cru.

[0309] 0 esquema de instalação ilustrado na fig. 9 é em larga medida idêntico ao da fig. 8, à excepção da particularidade de na variante de acordo com a fig. 9 se prever um classificador separador de vários componentes (classificador MKT) 141 (em vez do classificador de corrente em turbilhão 141 da fig. 8), que permite obter quatro fracções granulométricas.

[0310] No que se refere à estrutura e ao modo de funcionamento pode portanto recorrer-se antes de mais e em larga medida às explicações anteriormente prestadas em relação ao exemplo de acordo com a fig. 8.

[0311] De acordo com esta variante de realização conforme a fig. 9 introduzem-se igualmente (tal como na fig. 8), antes de mais, os componentes alcalinos 146 da matéria-prima, que habitualmente têm um baixo teor de humidade, em conjunto com a corrente de gás quente ou com os gases de escape 135 provenientes de um permuta-dor de calor de gás flutuante e com o ar de escape do arrefece-dor para dentro da câmara de moagem grosseira 130 do moinho de moagem e de secagem 125, passando pelas correspondentes entradas 127 e 135 e pela tubuladura de alimentação 157 daquele moinho. A quota-parte grosseira dos componentes alcalinos do cru, grosseiramente moídos, com granulometrias de 80-500 μπι a 125-2.000 μπι, entra agora no classificador separador de vários componentes 114, passando pela descarga central separada 132 e pelo transportador de alcatruzes 139.

[0312] Neste classificador separador de vários componentes 141 os componentes alcalinos do cru, predominantemente formados pelas granulometrias de cerca de 80-500 μτη a 80-2.000 μ,ιη, são repartidos nas seguintes quatro fracções granulométricas: 122 Γ - Material miúdo (através do dispositivo de descarga 153), com granulometrias superiores a 500-2.000 μπι, que através da alimentação de moenda 127 entra na câmara de moagem grosseira 130. - Uma fracção de material fino ou de grão fino 152, constituída por componentes alcalinos do cru com granulometrias <60-8 0 μιη. Esta parte fina dos componentes alcalinos do cru é adicionada à parte fina proveniente da câmara de moagem fina 129, para manter suficientemente elevada a relação entre os componentes alcalinos e ácidos do cru na parte fina desse cru, significando isto que a alcalinidade da parte fina do cru tem de ser tão alta que esteja assegurada a formação do CS e do C3S2, em vez do C2S, para além de C3A e CUAF. - Uma fracção de grão constituída pelos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-125 μπι a 80-200 μπι, tratando-se da assim chamada fracção de grão intermédio 158, que pela sua introdução na câmara de moagem fina é moída a menos de 32-70 μπι ou que pode ser aduzida ao forno já na região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição. - Uma fracção de grão grosseiro 159, constituída pelos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, que é aduzida directamente ao cru ou que é em parte insuflada no forno na região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição.

[0313] A parte fina dos componentes alcalinos 14 6 do cru grosseiramente moídos, com granulometrias inferiores a 125-200 μπι, entra em parte da maneira já mais acima explicada (mediante a fig. 8) no separador pneumático 140, no qual entram igualmente e de maneira semelhante os componentes ácidos finamente moídos 144 do cru. 123

V LCj · ..... ^ [0314] Também de acordo com a fig. 9 o produto final fino 154, ainda existente na corrente de gás quente e formado por componentes ácidos e alcalinos, é separado nos ciclones 142 e no electro-filtro 143 e encaminhado sob a forma de quota-parte de cru, em separado ou também conjuntamente, para o estágio de tratamento térmico.

[0315] Neste contexto deverá referir-se que pela moagem secundária da parte fina dos componentes alcalinos do cru, com granulo-metrias inferiores a 80 μπι, de modo a obter-se uma granulometria inferior a 60-80 μπι, se pode eliminar a fracção de grão intermédio com granulometrias de 60-80 μπι, resultando dai igualmente um aumento da reactividade do cru.

[0316] De acordo com a configuração do equipamento para o processo de moagem de acordo com a invenção, que a fig. 10 mostra, a instalação destina-se a obter um cru constituído por calcário, argila e areia, cujos componentes ácidos e alcalinos contêm grãos de quartzo maiores que 60-8 0 μπι, pelo que estes componentes deverão ser moídos separadamente.

[0317] A instalação de produção de cru representada na fig. 10 (instalação de moagem e de secagem) comporta de novo um moinho de moagem e de secagem de duplo rotor 161, com entradas 164, 176 de ambos os lados para a moenda ou para o material miúdo, bem como entradas 170, 178 para os gases quentes, uma câmara de moagem fina 162 servindo de secador prévio, uma câmara de moagem grosseira 163, descargas centrais separadas 171, 172 para ambos os componentes e tubuladuras de alimentação 181, 182, além de uma caixa de descarga 164, um classificador 165, dois transportadores de alcatruzes 166, 174 cora calhas de transporte pneumático, um classificador de corrente em turbilhão 175, um ciclone 179 e um soprador 180. A câmara de secagem prévia situada a montante da câmara de moagem está prevista para aumentar a capacidade de secagem do moinho. 124 (Η Li ^—e.

[0318] As matérias-primas a moer, cujos componentes ácidos contêm grãos de quartzo maiores que 60-80 μτη, são moídas da maneira a seguir indicada.

[0319] A matéria-prima ou o material alcalino a processar 183, que habitualmente tem um baixo teor de humidade, é encaminhado em conjunto com os gases quentes ou os gases de escape 184 provenientes de um permutador de calor de gás flutuante, para um secador de impacto e de percussão 173, onde é fragmentado e submetido a uma secagem prévia. Seguidamente este material a processar no moinho é primeiro introduzido no classificador de corrente em turbilhão 175, com o auxílio do transportador de alcatruzes 174, sendo aí classificado e principalmente submetido a uma secagem. Também durante o transporte no mecanismo de alcatruzes 174 a moenda é em parte sujeita a uma secagem.

[0320] 0 material grosseiro 176 do separador pneumático (material miúdo, material com excesso de granulometria), com granulome-trias superiores a 500-2.000 μιη, é introduzido em conjunto com os gases de escape 178 provenientes de um permutador de calor de gás flutuante, passando pela tubuladura de alimentação 181, na câmara de moagem grosseira 163, para ser submetido a uma moagem. A parte grosseira dos componentes alcalinos do cru, grosseiramente moídos na câmara de moagem grosseira 163, com granulome-trias superiores a 125-200 μιη, é transportada através da descarga central separada 171, passando pelo transportador de alcatruzes 174, para o classificador de corrente em turbilhão 175, onde é de novo classificada. Também neste caso a descarga central separada 171 é desligada da descarga central separada 172 - de maneira absolutamente idêntica à das fig. 8 e 9 - por uma parede divisória 133.

[0321] 0 material fino 177 proveniente do separador pneumático, com granulometrias inferiores a 500-2.000 μπι, é utilizado como parte integrante do produto final. 125 V f u

[0322] A parte fina dos componentes alcalinos 176 do cru, grosseiramente moídos, formados na câmara de moagem grosseira 163, com granulometrias inferiores a 125-200 μπι, entra através da des-carga central separada 171, passando pela caixa de descarga 154, no classificador pneumático 165, no qual entram igualmente e de maneira semelhante os componentes ácidos 169 finamente moídos do cru. Dito por outras palavras, o gás de escape do moinho sai igualmente do moinho 161 através das descargas centrais 171, 172 e passa através da caixa de descarga 164 para um classificador pneumático 165, no qual o material grosseiro contido no gás, com granulometrias superiores a 60-8 0 μιη, é separado e encaminhado para a câmara de moagem fina 162 do moinho de moagem e de secagem 161.

[0323] Os componentes ácidos 169 da matéria-prima, que habitualmente têm um elevado teor de humidade, são introduzidos em conjunto com a corrente de gás quente, passando pela tubuladura de alimentação 182 do moinho de moagem e de secagem 161, sucessivamente nas câmaras de secagem prévia e de moagem fina 162. A parte grosseira da moenda obtida na câmara de moagem fina 162, com granulometrias superiores a cerca de 125-200 μπι, é moída em circuito fechado, passando pela descarga central separada 172 e pela calha de transporte pneumático e pelo transportador de alcatruzes 166. Em paralelo com a parte anterior a parte fina da moenda ácida, com granulometrias inferiores a cerca de 125-200 μιη, obtida na câmara de moagem fina é introduzida, passando pela caixa de descarga 164, no classificador pneumático 165. No classificador pneumático 165 entra também, tal como explicado mais acima, a parte fina dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias inferiores a cerca de 125-200 μπι, proveniente da câmara de moagem grosseira 163.

[0324] O material grosseiro 167 (as partículas mais grossas que 60-80 μπι) dos componentes ácidos do cru, separados aqui no classificador pneumático 165, é adicionado em conjunto com uma parte 126

V

ί-- fina dos componentes alcalinos do cru, provenientes da câmara de moagem grosseira 163, ao material fresco a processar 169. O material fino (partículas menores que cerca de 30 μπι) dos componentes ácidos do cru contidos na corrente de gás quente a jusante do classificador pneumático 165, é separado em conjunto com uma parte fina dos componentes alcalinos do cru (cerca de 5-60 %) no ciclone 179, constituindo a parte fina 186 do produto final 185.

[0325] 0 produto final 177, 186, saído do classificador de corrente em turbilhão 175 e dos ciclones 179, é escoado por meio de uma calha de transporte pneumático comum e utilizado, consoante o tipo do processo previsto, como cru para o tratamento térmico.

[0326] A fig. 11 mostra ainda outro exemplo de realização de uma instalação de moagem e de secagem para matérias-primas constituídas por calcário, argila e areia, nas quais os componentes ácidos e alcalinos contêm grãos de quartzo maiores que 60-80 μια, pelo que são moídos separadamente.

[0327] Esta instalação de moagem e de secagem comporta um moinho de martelos de impacto (moinho de percutores), que trabalha em circuito fechado, um moinho de esferas ou tubular 188, trabalhando num circuito de corrente de ar fechado, uma tubagem de secador 189, um ciclone 200, um secador de tubo montante 201, um classificador pneumático 202, um classificador separador de vários componentes 203, um ciclone 204 e um soprador 205. 0 moinho de martelos de impacto 187 está provido de um fundo de moagem fechado em vez de uma grelha.

[0328] As matérias-primas alcalinas 206, com um tamanho por peça que pode ir até aos 100 mm, que habitualmente têm um baixo teor de humidade, são introduzidas no moinho de martelos de impacto 187 em conjunto com os gases quentes ou com os gases de escape do forno rotativo e/ou com o ar de saída do arrefecedor 208, sendo aí fragmentados e submetidos a uma secagem prévia. 0 mate- 127 t rial que sai do moinho de martelos de impacto 187 é transportado por via pneumática, através da tubagem de secagem 189, para o ciclone 200, a partir do qual o material 211 separado é introduzido no classificador separador de vários componentes 203. Este separador pneumático 203 está ligado do lado da saída do material por intermédio de uma saída para material miúdo 212, com gra-nulometrias superiores a 500-2.000 μιη, ao moinho de martelos de impacto 187 (para a moagem secundária do material miúdo), por uma saída para material grosseiro 213 (parte predominantemente capaz de entrar em reacções de fusão), com granulometrias de cerca de 125-500 μιη a 200-2.000 μιη, com um transportador de produto final 217, e além disso por meio de uma saída para material de grão intermédio 218, com granulometrias de cerca de 50-125 μπι, no qual se encontram presumivelmente os grãos de quartzo grosseiros para uma moagem conjunta com componentes ácidos 207 do cru, com um moinho de corrente de ar 188, bem como por uma saída para material fino 219, com granulometrias inferiores a 50 μπι, com o transportador de produto final 217. Se em contrapartida o quartzo estiver distribuído no calcário ou na marga calcária de forma fina e uniforme, esta fracção pode ser insuflada no forno.

[0329] Em relação aos componentes ácidos 207 do cru, com um elevado teor de humidade, deverá ser utilizado o circuito de moagem e de secagem por corrente de ar. Para esse efeito os componentes ácidos do cru são levados a um secador de tubo montante 201, que se situa exteriormente ao moinho, para efectuar uma secagem prévia, de modo que só entra no moinho material previamente seco. Só uma pequena parte dos gases quentes é levada ao moinho para efeitos de uma pós-secagem. Para uma moagem efectiva é condição prévia que a granulometria máxima do produto a moer seja de 15 mm. O moinho de esferas ou tubular 188 é aquecido com ar quente ou com gás quente 209 proveniente de um gerador, quando nele forem processados componentes ácidos 207 do cru. 128 \

[0330] Componentes ácidos do cru, já moídos, com granulometrias maiores que cerca de 60-80 μπι, são separados no classificador pneumático 202. 0 material grosseiro 215 dos componentes ácidos do cru, separado neste classificador pneumático 202, com granulometrias superiores a cerca de 60-80 μιη, moídos em conjunto com um material de grão intermédio 218 da componente alcalina do cru (material de grão intermédio 218, com granulometrias de cerca de 50-125 μιη a 80-200 μιη) é adicionado ao moinho 188. O material fino (as partículas menores que 60-8 0 μιη) dos componentes ácidos do cru, contidos na corrente de gás quente a jusante do classificador pneumático 202, com uma quota-parte submetida a uma moagem secundária fina dos componentes alcalinos (cerca de 5-60 %), é separado no ciclone 204 sob a forma de parte fina 216 e levado ao transportador de produto final 217.

[0331] 0 produto final 213, proveniente do classificador separador de vários componentes 203, e o produto final 216, proveniente do ciclone 204, são escoados através do transportador de produto final comum 217 (calha de transporte pneumático) e utilizados, consoante o tipo de processo escolhido, para servir de cru para o tratamento térmico.

[0332] A fig. 12 mostra uma outra configuração do equipamento para o processo de acordo com a invenção, que no essencial representa uma variante de instalação em relação à forma de realização de acordo com a fig. 2 e em que numa das linhas de pré-aquecimento se encontra instalado um reactor de leito fluidificado ou uma câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex), com gerador de gás quente.

[0333] A razão de ser desta variante é a seguinte: as partículas grosseiras (>200 ou 500 μιη) não são capazes de flutuar nas condições habitualmente reinantes nos ciclones, caindo em vez disso muito simplesmente através desses ciclones. Isto faz com que as partículas grosseiras não sejam aquecidas à temperatura necessá- 129 Γ i]— ria. Alterações adequadas dos parâmetros tecnológicos do permu-tador de calor e do calcinador acarretam, durante o funcionamento do permutador de calor e do calcinador, a um aumento do consumo de energia, devido a uma maior perda de pressão. Por esse motivo, do ponto de vista económico, é razoável instalar um re-actor de leito fluidificado ou uma câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex), com um gerador de gás quente.

[0334] A instalação de produção de cimento representada comporta um dispositivo de alimentação 220 para os componentes ácidos do cru, que poderão eventualmente conter até cerca de 5-20 % da componente alcalina do cru, e um outro dispositivo de alimentação 221, destinado unicamente aos componentes alcalinos do cru, dois moinhos de percutores 222 e 223, dois secadores de tubo montante 224 e 225, com classificadores pneumáticos 226 e 227 incorporados, um classificador separador para vários componentes (classificador MKT) 228, um tubo de queda 229 para a fracção granulométrica de 125-500 μιη a 200-2.000 μιη, um tubo de queda 230 para a fracção granulométrica de 40-125 μιη a 80-200 μιη, um tubo de queda 231 para a fracção granulométrica de 0-40 μιη a 0-80 μιη, duas válvulas de corrediça foiciforme (órgãos de estrangulamento) 232 e 233, dois desempoeiradores de duplo ciclone 234 e 235, dois tubos de queda duplos 236 e 237, uma linha de pré-aquecimento separada 238, aquecida pelos gases de escape da instalação de calcinação 243, um ciclone 239, duas tubagens de gás de escape 240 e 241, um reactor de leito fluidificado ou uma câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex), com gerador de gás quente 242, um dispositivo de alimentação 244 para o combustível do calcinador 243, um dispositivo de alimentação 245 para o combustível do reactor de leito fluidificado ou da câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex) 242, uma tubagem de ar quente 246, que se bifurca em duas condutas de ar quente 247 e 248, para alimentação do calcinador 243 e do reactor de leito fluidificado ou da câmara de calcinação de 130

V

corrente em turbilhão (câmara Convex) 242, um forno tubular rotativo 249, um arrefecedor 250, bem como um dos dispositivos de alimentação de combustível 251 associado ao forno tubular rotativo, um dispositivo de alimentação suplementar 252 para a quo-ta-parte do cru (a fracção de grão intermédio ou de grão grosseiro do calcário, ou a fracção de grão fino do cru). A linha de pré-aquecimento 238 é constituída por diversos ciclones ligados uns aos outros por intermédio de condutas de gás. O forno tubular rotativo 24 9 está ligado do lado do gás à linha de pré-aquecimento 238, através de uma conduta montante de gás do cal-cinador 243. Do lado da saída os ciclones da linha de pré-aquecimento 238 encontram-se em comunicação com o calcinador 243 por intermédio dos tubos de queda 253 e seguidamente com o forno, por intermédio dos tubos de queda 255. O reactor de leito fluidificado ou a câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex) não tem ligação, do lado do gás, com o forno 249. Do lado da saída o reactor de leito fluidificado ou a câmara de calcinação de corrente em turbilhão 242 encontra-se em ligação directa com o forno 249, através dos tubos de queda 254, ou indirectamente, através dos tubos de queda 257 (passando pelo calcinador 243) . Do lado do gás o reactor de leito fluidificado ou a câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex) 242 está ligado ao moinho de martelos 223 por intermédio da conduta de gás de escape 241 e do ciclone 239. Do lado da saída de material o ciclone 239 está ligado com o calcinador 243 por intermédio dos tubos de queda 256.

Durante o funcionamento da instalação a matéria-prima para a produção do clínquer é tratada do seguinte modo: [0335] A componente alcalina do cru, sujeita a secagem e grosseiramente moída a jusante do moinho de impacto 223 e do secador de tubo montante 225, é separada no desempoeirador de duplo ciclone 235, sendo a partir daí escoada através dos tubos de queda duplos 237 e levada ao classificador MKT 228. O classificador MKT 228 reparte a componente grosseiramente moída do cru (por 131 t

g— Í-C exemplo calcário ou greda) em três fracções granulométricas: 0-40 a 0-80 μιη, 40-125 a 80-200 μπι e 125-500 a 200-2.000 μπι. A fracção granulométrica de 0-40 μπι a 0-80 μπι é extraída através dos tubos de queda 231 e levada em conjunto com os componentes ácidos do cru, que são extraídos através dos tubos de queda duplos 236 do desempoeirador de duplo ciclone 234, à conduta de gás 240 que liga o ciclone de cima 238, passando pelo moinho de percutores 222 e pelo secador de tubo montante 224, com o classificador pneumático incorporado e o ciclone duplo 234.

[0336] Dos gases quentes provenientes do ciclone médio da linha de pré-aquecimento 238, a fracção granulométrica de 0-40 μπι a 0-80 μm da componente alcalina do cru é arrastada em conjunto com os componentes ácidos do cru, para ser aquecida, separada e misturada no ciclone de cima da linha de pré-aquecimento 238, sendo a partir daí extraída para o lado de baixo por meio de tubos de queda, sendo esta operação repetida - como já é conhecido - até o material chegar ao ciclone mais baixo e ao calcinador 243. No âmbito destas operações a mistura formada pelos componentes ácidos do cru e pela parte fina dos componentes alcalinos do cru é aquecida e definitivamente desacidifiçada numa quantidade que basta para formar unicamente C3A, C4FA, CS e/ou C3S2.

[0337] A fracção de grão intermédio, com granulometrias de 40-125 μπι a 80-200 μπι, é extraída através dos tubos de queda 229 e admitida directamente através da chama do forno 249 a jusante da zona de sinterização, com uma gama de temperaturas de 1.250-1.400 °C, para ser incorporada no clínquer. Impede-se deste modo a formação indesejada de C2S a montante da zona de sinterização e aumenta-se a quota-parte de clínquer fundido.

[0338] A fracção de grão grosseiro de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι é extraída através dos tubos de queda 230 e admitida no reactor de leito fluidificado ou na câmara de calcinação de corrente em 132

J

turbilhão 242. No âmbito desta operação é aquecida e desacidifi-cada a maior parte da componente alcalina do cru.

[0339] Os componentes ácidos do cru finamente moidos e submetidos a uma secagem conjunta a jusante do moinho de percutores 222 e do secador de tubo montante 224, eventualmente contendo uma parte da componente alcalina do cru da ordem de grandeza dos 5-15 %, são separados no desempoeirador de duplo ciclone 234, sendo a partir dai extraídos através dos tubos de queda duplos 236 e admitidos na conduta de gás 240. A partir daí - como já se explicou - a mistura a cozer é aquecida e desacidifiçada em definitivo, até atingir o ciclone mais baixo e o calcinador, ao que é introduzida no forno tubular rotativo 249 para ser sinteriza-da.

[0340] Assim são tratados termicamente, no reactor de leito fluidificado ou na câmara de calcinação de corrente em turbilhão, calcário de grão grosseiro, com granulometrias de 125-500 a 200-2.000 μιη, que só pode ser convertido em clínquer pela matéria em fusão na zona de sinterização e na linha de pré-aquecimento 238, uma mistura de grão fino formada pelos componentes ácidos e calcário numa relação que condiciona o aumento do clínquer fundido.

[0341] Uma vez que as granulometrias das parcelas do cru a tratar por via térmica são muito diferentes umas das outras, o mesmo acontecendo com os equipamentos para a calcinação, torna-se necessário criar condições óptimas para o tratamento térmico na linha de pré-aquecimento e no reactor de leito fluidificado ou na câmara de calcinação de corrente em turbilhão, isto é, assegurar a necessária (ou suficiente) depressão, para o que se encontram instaladas duas válvulas de corrediça foiciforme (órgãos de estrangulamento 232 e 233) nas tubagens de gás de escape do pré-aquecedor 238 e do reactor de leito fluidificado ou da câmara de calcinação de corrente em turbilhão 242. 133 \

[0342] A invenção não se restringe ao exemplo de realização atrás descrito. Assim poderá também utilizar-se em vez do classificador MKT 228 um classificador vulgar, que separa o calcário em duas fracções de grão, com granulometrias de 0-80 μιη e 80-2.000 μπι, significando isto que a fracção de grão intermédio de 40-125 μιη a 80-200 μπι, que é extraída através dos tubos de queda 229 e que deveria ser levada directamente ao forno 249, fica neste caso eliminada. Por esse motivo a fracção de 0-80 μιη da componente alcalina do cru é tratada termicamente em conjunto com os componentes ácidos do cru na linha de pré-aquecimento 238 constituída por ciclones, e a fracção de 80-2.000 μπι é tratada termicamente em separado na linha de pré-aquecimento, compreendendo o reactor de leito fluidificado e a câmara de calcinação de corrente em turbilhão 242. Para neste caso aumentar a reacti-vidade do cru, uma parte da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru (80-2.000 μπι) ou a mistura formada pelos componentes ácidos do cru moídos a menos de 80 μιη e por calcário é insuflada em separado directamente a partir do classificador 228 ou de quaisquer ciclones da linha de pré-aquecimento, através da chama do forno 249, a jusante da zona de sinterização, numa gama de temperaturas de 1.250-1.350 °C. Isto faz com que aumente a quota-parte de clínquer fundido, uma vez que ao introduzir a referida componente do cru directamente na zona de sinterização (contornando a zona de transição), se reduz a formação do belito a montante da zona de sinterização.

[0343] O exemplo de uma instalação de acordo com a fig. 13 constitui mais outra forma de configuração do equipamento para o processo de acordo com a invenção e representa uma modificação da instalação de acordo com a fig. 3. Esta instalação de produção de cimento comporta duas linhas separadas de pré-aquecimento, das quais uma linha de pré-aquecimento 259 é aquecida pelos gases de escape de um reactor de leito fluidificado ou de uma câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara 134

Convex) 261, com gerador de gases quentes, e a outra linha de pré-aquecimento 258 é aquecida pelos gases de escape da instalação de calcinação 260. Segundo este esquema cada uma das linhas de pré-aquecimento é constituída por diversos ciclones, que estão ligados uns aos outros por intermédio de condutas de gás. Também esta instalação de produção de cimento se presta especialmente a grandes capacidades de produção, superiores a 3.000 t/dia.

[0344] De maneira idêntica à da instalação de acordo com a fig. 3 a instalação de calcinação 260 da linha de pré-aquecimento 258 é constituída por uma conduta de gás montante 275, de configuração tubular e contendo estruturas internas que criam turbilhões, conduta essa que está ligada a um separador 262, existindo uma câmara de reacção 263 configurada à maneira de um reactor tubular, que faz a transição directa para a instalação de calcinação. Na outra linha de pré-aquecimento 259 o estágio de pré-calcinação é formado pelo reactor de leito fluidificado ou pela câmara de calcinação de corrente em turbilhão 261, que estão equipados, quer um quer outro, de um queimador 265 e de uma alimentação de ar quente 266. A instalação de sinterização tem a configuração de um forno tubular rotativo 267 e a instalação de arrefecimento a configuração de um arrefecedor de grelha 268.

[0345] Através da conduta de gás da linha de pré-aquecimento 258 introduzem-se na câmara de reacção 263, para acelerar a conversão do quartzo, aditivos contendo MgO e/ou substâncias contendo F e Cl, servindo de catalisadores, necessários para obter uma relação óptima entre MgO e alcalis, e isto com o auxílio de um dispositivo de alimentação 269 ou em conjunto com uma parte finamente moída do cru. Aproximadamente à mesma altura do dispositivo de alimentação 269 introduz-se, com o auxílio do dispositivo de alimentação 269, um combustível grosseiramente fragmentado, servindo de agente redutor. 135 \

κ [0346] Para eliminar substâncias gaseiformes nocivas em excesso, tais como compostos voláteis de alcalis, enxofre ou cloro, retira-se do sistema uma parte dos gases quentes do forno, através da conduta em derivação 271.

[0347] Acima do ponto de estrangulamento 276 no reactor tubular 263 introduz-se, por intermédio da conduta de ar quente 270, ar quente proveniente do arrefecedor para queimar o agente redutor combustível utilizado em excesso.

[0348] Mediante a adução de combustível e de oxigénio ao reactor de leito fluidificado ou à câmara de calcinação de corrente em turbilhão 261 a componente alcalina do cru, pré-aquecida e de grão grosseiro, é calcinada nos gases quentes que deste modo se formam sem substâncias poluentes, gases esses que em relação aos gases de escape do forno têm uma pressão parcial mais baixa de CO, sendo a dita componente finalmente levada ao forno tubular rotativo 267 para ser sinterizada. A partir do ciclone mais baixo do pré-aquecedor 259 a fracção de granulometria intermédia da componente alcalina do cru, com 60-125 μιη a 80-200 μκι, é introduzida no lado contrário do forno 267 com o auxílio do dispositivo de alimentação 277.

[0349] A classificação da parcela de grão grosseiro da componente alcalina do cru, com granulometrias de 60-500 a 80-2.000 μιη, introduzida na linha de pré-aquecimento 259, em duas classes granulométricas, isto é, na fracção de grão intermédio com gra-nulometrias de 60-125 μιη a 80-200 μιη e na fracção de grão grosseiro com granulometrias de 125-500 μιη a 200-2.000 μιη, efectua-se no essencial da mesma maneira que foi descrita mais acima para a instalação de acordo com a fig. 3, no contexto da linha de pré-aquecimento 50 daquela instalação, de modo que é possível remeter para aquele caso. Também no caso da presente instalação de acordo com a fig. 13 a fracção de grão intermédio é adequadamente aquecida, separada no ciclone mais baixo do pré-aquecedor 136 259, extraída a partir daí através dos tubos de queda 277 e introduzida no forno 267 com o auxílio do dispositivo de alimentação 278. A descarga da fracção de grão intermédio, com uma gama granulométrica de 60-125 a 80-200 μπι, é efectuada através de uma corrente gasosa cuja velocidade deverá ser ajustada de acordo com a granulometria final pretendida.

[0350] Também aqui a fracção de grão grosseiro, com granulome-trias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, cai logo, sob o efeito da gravidade, na conduta de gás que liga o duplo ciclone ao ciclone médio da linha de pré-aquecimento 259, passando pelo ciclone médio, pelos tubos de queda e pela conduta de gás 280, que liga o reactor de leito fluidificado ou a câmara de calcinação de corrente em turbilhão 2 61 com o ciclone mais baixo, indo parar ao reactor de leito fluidificado ou à câmara de calcinação de corrente em turbilhão.

[0351] Fazendo entrar gases de escape do forno e conibustível com oxigénio na câmara de reacção 263 e na conduta montante de gás 275, os materiais pré-aquecidos são calcinados e os grãos de quartzo contidos no cru parcialmente amorfizados superficialmente sob o efeito da atmosfera redutora criada pela combustão incompleta do agente redutor introduzido e dos compostos gasosos de alcali, flúor, enxofre e cloro contidos nos gases de escape do forno, e finalmente levados a partir do separador 262 para o forno tubular rotativo 267 para serem sinterizados. Para uma melhor repartição do ar quente pela câmara de reacção 263 e pelo reactor de leito fluidificado ou pela câmara de calcinação de corrente em turbilhão 261 encontram-se instalados na conduta de ar quente 266, 270 os órgãos de corte 273.

[0352] Para também poder operar a instalação sem qualquer reactor de leito fluidificado ou câmara de calcinação de corrente em turbilhão 261, utilizam-se na conduta de ar quente 266 os órgãos de corte 273, de modo que a instalação pode, dado o caso, ser V r

operada só com metade da capacidade de produção prevista, se bem que se introduzam os catalisadores para a amortização do quartzo e se possam eliminar as substâncias poluentes gasosas contidas nos gases de escape do forno, antes de esses gases quentes do forno serem aproveitados para o tratamento térmico prévio das matérias primas de cimento a admitir na instalação. Neste contexto deverá referir-se que todos os componentes do cru podem ser introduzidos na sua totalidade e em conjunto no ciclone pré-aquecedor associado ao calcinador ou então sem integrar a frac-ção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com uma gama granulométrica de 60-125 μιη a 80-200 μπι, que pode ser separada com o auxílio do separador e introduzida no forno.

[0353] De acordo com a invenção podem utilizar-se como catalisadores para a conversão do quartzo, em vez ou em complemento dos agentes redutores já recomendados, os resíduos industriais de granulometria grosseira e contendo carbono, tais como argila contendo xisto betuminoso, clínquer proveniente de processos de laminagem, bem como cinzas e escórias. Pode além disso utilizar-se não só um pré-aquecedor ou uma linha de pré-aquecimento de três andares, mas também um pré-aquecedor de dois andares em conjugação com o reactor de leito fluidificado ou com a câmara de calcinação de corrente em turbilhão (câmara Convex), com gerador de gás quente.

[0354] De acordo com a invenção podem, por exemplo, utilizar-se além disso não só ciclones pré-aquecedores de uma via mas também de duas vias, em conjugação com calcinadores funcionando em separado. Nestas condições uma das vias da instalação de pré-aquecimento e de calcinação de duas vias pode ser substituída não só pelo reactor de leito fluidificado ou pela câmara de calcinação de corrente em turbilhão, mas também por outros quaisquer equipamentos adequados para pré-aquecer e para calcinar as partes grosseiramente moídas do cru. Assim podem utilizar-se também, segundo o processo de acordo com a invenção, não só cal- 138 cário e marga calcária, tal como nos exemplos de realização acima referidos, mas também marga e resíduos industriais, que no tocante à sua composição química se assemelham à composição química do clínquer de cimento.

Lisboa, 26 de Junho de 2001

O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAI

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Claims

Γ REIVINDICAÇÕES 1. Processo para produzir clinquer de cimento a partir de matérias-primas alcalinas e ácidas, em que as matérias-primas são primeiro moídas e secas para formar o cru, sendo depois misturadas diferentes parcelas do cru e sendo essas parcelas do cru, num tratamento térmico por fases, seguidamente pré-aquecidas, calcinadas e sinterizadas (cozidas) para formar clinquer de cimento, sendo esse clinquer de cimento depois arrefecido, caracterizado por a) os componentes alcalinos da matéria-prima serem moídos para formar pelo menos uma fracção de grão fino, com gra-nulometrias de 0,01-80 μπι, e uma fracção de grão grosseiro, com granulometrias de 80,01-2.000 μπι, sendo a relação da fracção de grão fino para a fracção de grão grosseiro de 1,5:1 a 1:9, com vista a uma sinterização sob condições dinâmicas, e b) os componentes ácidos do cru moídos a <80 μπι, misturados pelo menos com a fracção alcalina de grão fino do cru, serem sujeitos a um tratamento térmico, em que a quota-parte desta fracção alcalina de grão fino do cru é mantida em relação a estes componentes ácidos do cru numa gama que durante a sinterização basta para formar unicamente CS e/ou C3S2, bem como para formar C2AS, C3A, C12A7 e C4FA.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a fracção alcalina de grão grosseiro do cru ser mantida, para uma sinterização (cozedura) sob condições estáticas e dinâmicas, dentro de uma gama granulométrica de 80,01 a 500 μπι. 1 V V
3. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por os componentes ácidos do cru e/ou as substâncias secundárias com um módulo M = CaO + MgO + FeO + 0,31 Fe304/(0, 93-1, 4) Si02 + 0,94 A1203 + 0,7 Fe203 + 0,7 x 0,69 x Fe304 de 0,25 a 1,2, para obter uma temperatura de fusão máxima de 1.300 °C, serem moídos em conjunto com a componente alcalina do cru.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o tratamento térmico do cru a cozer se realizar a uma gama de temperaturas de 850 °C a 1.250 °C, em atmosfera de gás redutora.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parcela para a fracção alcalina de grão fino do cru a moer finamente ser moída em conjunto com os componentes ácidos do cru a moer finamente a menos de 80 μιτι, para obter uma granu-lometria de 0,01-32 μπι a 0,01-70 μπι, por a parcela da fracção alcalina de grão grosseiro do cru a moer a mais de 80 μπι ser moída de forma a ser obtida uma granulometria de 90-2.000 μπι a 200-2.000 μπι e por se remover pelo menos parcialmente uma fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 70-90 μπι a 32-200 μπι.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma fracção de grãos dos componentes alcalinos do cru enriquecida com grãos de cristal de quartzo maiores que 40 μπι ser separada e seguidamente moída a menos de 40 a 80 μπι em conjunto com os componentes ácidos do cru a moer finamente e com a parcela a moer para integrar a fracção alcalina de grão fino do cru. 2 L—o
7. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, ca-racterizado por a parcela das matérias-primas alcalinas para a fracção de grão grosseiro ser moida separadamente da parcela das matérias-primas alcalinas para a fracção de grão fino e esta parcela para a fracção alcalina de grão fino ser moida em conjunto com os componentes ácidos da matéria-prima a moer finamente a menos de 80 μκι e a mesma ser, com vista à obtenção de um KSt II óptimo, conduzida ao processo de queima numa relação adequada.
8. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, ca-racterizado por a fracção de grão fino dos componentes alcalinos do cru ser introduzida em conjunto com os componentes ácidos do cru, moídos finamente a menos de 80 μπι, mas separadamente da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, na via de um ciclone pré-aquecedor de duas vias com um estágio de calcinação subdividido num estágio de pré-calcinação e num estágio de pós-calcinação, que é aquecida pelos gases de escape do estágio de sinterização, sendo a fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru conduzida à segunda via, que é aquecida pelos gases quentes provenientes do estágio de pré-calcinação.
9. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, ca-racterizado por, tomando em consideração o efeito do circuito de alcalis sobre o teor de alcalis no cru quente ao introduzir o cru no estágio de sinterização, a relação entre o teor de MgO capaz de entrar em reacções do estado sólido e o teor total de alcalis dever situar-se, em concordância com o teor de MgO capaz de entrar em reacções do estado sólido no cru quente, numa gama compreendida entre 2:1 e 5:1.
10. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, ca-racterizado por a fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 80-500 μπι a 80-2.000 3 r \í L-Zj pm, ser introduzida em quantidades adequadas no forno, através da chama do mesmo e também do lado contrário do forno, a jusante da zona de sinterização, com uma gama de temperaturas de 1.250 a 1.350 °C.
11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-125 pm a 80-200 pm, ser introduzida em quantidades adequadas no forno, através da chama do mesmo e do lado contrário do forno, a jusante da zona de sinterização, com uma gama de temperaturas de 1.250 a 1.400 °C.
12. Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a fracção alcalina de grão fino do cru, com granulometrias inferiores a 60-80 pm, ser introduzida em conjunto com os componentes ácidos do cru finamente moídos a menos de 60-80 pm, mas separadamente da fracção de grão grosseiro moída a mais de 80 pm dos componentes alcalinos do cru, no forno, através da chama do mesmo, por intermédio de uma saída desse forno e/ou através da câmara de entrada de um forno, a jusante da zona de sinterização, com uma gama de temperaturas de 1.100 a 1.400 °C.
13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, com vista à moagem da fracção de grão fino e da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru a relação entre o enchimento de corpos de moagem e o enchimento de moenda no moinho se situar entre 2 e 5, sendo a primeira câmara de um moinho de duas câmaras e um moinho de uma câmara carregados, tratando-se de um enchimento binário de esferas, com esferas com um diâmetro médio de 84,7 mm e, tratando-se de um enchimento com esferas de diferentes tamanhos, com diâmetros médios de 82 a 88 mm, moinho tubular de duas câmaras esse que é operado em circuito fechado e aberto e em que se monta uma 4 í~ parede divisória no moinho, com uma relação de comprimentos entre a primeira câmara e a segunda câmara de 2:1 a 5,6:1.
14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por -referido ao encaminhamento do cru - se utilizar um estágio de pré-aquecimento de duas vias, sendo aduzida a uma das vias de pré-aquecimento a fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-500 μπι a 80-2.000 μπι, e à outra via de pré-aquecimento a mistura formada pelos componentes ácidos do cru, moídos a menos de 30 a 80 μπι, e a fracção de grão fino dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 0,01-30 μπι a 0,01-80 μπι, processo em que além disso uma parcela grosseira da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, é separada logo na conduta de gás quente sob o efeito da gravidade e cair, passando por condutas de gás, no estágio de calcinação e por a totalidade ou pelo menos uma parcela fina da fracção de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-125 μπι a 8 0-200 μπι, pré-aquecida em três primeiros ciclones ou no primeiro ciclone, ser introduzida, no sentido do movimento do material no pré-aquecedor de três a cinco etapas, no terceiro ou no primeiro ciclone, na área de reactividade do forno situada entre as zonas de transição e de sinterização.
15. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por -referido ao encaminhamento do cru - se utilizar um estágio de pré-aquecimento configurado com duas vias e por numa via de pré-aquecimento aquecida pelos gases quentes provenientes de um estágio de pré-calcinação serem introduzidas parcelas aquecidas do cru alcalino, com granulometrias de 60-200 μπι a 80-200 μπι, no estágio de sinterização da região compreendida entre as zonas de sinterização e de transição, com uma temperatura de 1.250 a 1.450 °C, enquanto que a parcela do cru alcalino, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, que 5

ί—^ )==^2^ cai a partir da segunda etapa de ciclone da mesma via de pré-aquecimento num separador do estágio de pré-calcinação, ser introduzida em conjunto com outras parcelas do cru numa zona de reacção compreendida entre os estágios de sinterização e de pós-calcinação, sendo introduzido ainda na zona de reacção a montante, visto no sentido da corrente de gás, um agente redutor de grão grosseiro, com uma granulometria de 0,01 a 3.000 μτη.
16. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se admitir um agente redutor e/ou um catalisador para a acti-vação térmica e química do quartzo contido no cru quente, por a seguir ao processo de secagem o agente redutor ser introduzido no cru quente entre os estágios de sinterização e de calcinação, sendo em especial introduzido, tratando-se de um estágio de pré-aquecimento e de calcinação de duas vias, entre aquele estágio de sinterização e aquela via do estágio de calcinação ou de pós-calcinação, no qual é tratada termica-mente uma parcela de grão fino do cru moída a menos de 30-80 μιη, e por além disso se introduzir um catalisador durante a moagem da parcela de grão fino do cru a moer a menos de 30 a 80 μιη, e por após o processo por via húmida o agente redutor ser admitido entre as zonas de transição e de calcinação do estágio de sinterização e por o catalisador ser introduzido durante a moagem da parcela de grão fino do cru a moer a menos de 80 μιη.
17. Processo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por se introduzir nos gases do forno um excesso de combustível de grão grosseiro, com granulometrias de 0,01-3.000 μιη a 500- 3.000 μιη, servindo de agente redutor, e isto numa zona em que se adiciona aos gases de escape cru proveniente do estágio de pré-aquecimento, caindo a parcela grosseira não queimada do agente redutor no forno, passando pela entrada do forno, e sendo essa parcela misturada com o cru. 6 Γ
18. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por -referido ao encaminhamento do cru - no caso em que se utiliza um estágio de pré-aquecimento configurado com duas vias, a parcela de grão grosseiro dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias de 60-500 μιη a 8 0-2.000 μπι, ser submetida a um tratamento térmico exclusivamente numa das vias de pré-aquecimento, que, em conjunto com um estágio de pré-calcinação acoplado ou em conjunto com um dos dois estágios de pré-calcinação existentes, tem a configuração de um reac-tor de leito fluidificado ou a de uma câmara de calcinação de corrente em turbilhão, com gerador de gás quente.
19. Instalação para a produção de clínquer de cimento a partir de matérias-primas alcalinas e ácidas, comportando equipamentos (25, 26, 27, 28) para a moagem e a secagem das matérias- primas, para formar o cru, bem como um dispositivo para o tratamento consecutivo e por fases do cru, compreendendo uma instalação de pré-aquecimento (2, 4; 34, 35; 50, 52), uma instalação de calcinação (5, 14; 46; 51, 53), uma instalação de sinterização (7, 47; 60) e uma instalação de arrefecimento (9; 48; 61), destinadas em especial à realização do processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 1 a 18, caracterizada pelas seguintes propriedades: a) as instalações (25, 26, 27, 28) para a moagem e a secagem são realizadas de tal maneira que as matérias-primas alcalinas podem ser moidas para formar pelo menos duas frac-ções alcalinas do cru, apresentando uma fracção de grão fino uma gama granulométrica de 0,01-80 μιη e uma fracção de grão grosseiro, para condições de sinterização dinâmicas, uma gama granulométrica de 80,01-2.000 μπι e, para condições de sinterização estáticas e dinâmicas, uma gama granulométrica de 80, 01-500 μπι; 7 I — L-Cj b) estarem previstas instalações (42; 35; 56) para a junção e o tratamento térmico conjunto de componentes ácidos do cru moídos a menos de 80 μπι, em conjunto com a fracção alcalina de grão fino do cru, de maneira a que a parcela desta fracção alcalina de grão fino do cru possa ser ajustada numa gama que é suficiente para durante a sinterização formar unicamente CS e/ou C3S2, bem como C2AS, C3A, C12A7 e C4FA.
20. Instalação de acordo com a reivindicação 19, caracterizada por a instalação de calcinação (51, 53) estar subdividida numa instalação de pré-calcinação (51) e numa instalação de pós-calcinação (53), separadas uma da outra de tal maneira que a instalação de pós-calcinação (53) está em comunicação com o lado de saída dos gases de escape da instalação de sinterização (60) e a instalação de pré-calcinação (51) em comunicação com um gerador de gás quente (58, 59), e por na zona do dispositivo de alimentação de combustível à instalação de sinterização (60; 47) se encontrar disposto um dispositivo de alimentação (62; 43) para uma fracção de grão intermédio dos componentes alcalinos do cru e por entre a instalação de calcinação (46; 53) e a instalação de sinterização (47; 60) estar disposta uma câmara de reacção (55) com um dispositivo de alimentação (63; 49) para agentes redutores e/ou catalisadores, destinados à activação química do quartzo contido no cru quente.
21. Instalação de acordo com a reivindicação 20, caracterizada por uma linha de pré-aquecimento (50) ligada do lado do gás à instalação de pré-calcinação estar em comunicação, do lado da saída do material, com o gerador de gás quente (56) da instalação de pré-calcinação (51) e/ou com a instalação de sinterização (60) e por uma via de pré-aquecimento (52) ligada do lado do gás à instalação de pós-calcinação (53) estar em co- 8 L·, ^ municação, do lado da salda do material, com a instalação de pré-calcinação (51).
22. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem (25, 26) e a secagem (27, 28) separadas das matérias-primas ácidas e alcalinas, bem como para o pré-aquecimento (34, 35), a calcinação (46) e a sinterização conjunta (47) das mesmas, e ainda para o arrefecimento (48) do clinquer de cimento, caracterizada por numa via de pré-aquecimento, por baixo de um desempoeirador de duplo ciclone (29) , estar disposto um classificador separador para vários componentes (37), destinado à repartição do cru em fracções, das quais uma fracção de grão fino (42), com granulometrias de menos de 60 a 80 μπι, é descarregada por intermédio de tubos de queda (42), e por numa conduta condutora de gás (39) de uma via de pré-aquecimento paralela ser descarregada, por intermédio de tubos de queda (43), uma fracção de grão intermédio (43) , com granulometrias de 60-125 μιη a 80-200 μπι, sendo a mesma introduzida com o auxilio de um dispositivo de alimentação (49, 62) directamente no forno, através da chama (47) do mesmo, a jusante da zona de sinterização, com uma gama de temperaturas de 1.250 a 1.400 °C, e uma fracção de grão grosseiro, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, ser descarregada por intermédio de tubos de queda (44) e introduzida na conduta condutora de gás (38) da mesma via de pré-aquecimento.
23. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem (75), a desaglomeração (74), a classificação (77) e a separação (78, 79 e 81), caracterizada por se prever uma prensa de cilindros (73) para a moagem grosseira da matéria-prima em circuito fechado, em conjunto com um moinho de martelos (74) destinado a desaglomerar as escamas prensadas que se formam a partir do calcário, e por um classificador pneumático (77) montado em cima de um secador de 9 V.

tubo montante (76) estar em comunicação com um moinho de esferas (75) disposto a jusante do ciclone (79), ligado em circuito fechado com um ciclone (79) e com um soprador (80), por a jusante do soprador, visto no sentido do fluxo dos gases de escape, se encontrar ligado um electro-filtro (81) e por se prever na prensa de cilindros (73) um dispositivo de alimentação para as matérias-primas alcalinas e ácidas duras e no moinho de martelos (74) um dispositivo de alimentação para as matérias-primas ácidas do tipo da argila.
24. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem (86, 88), a desaglomeração (87), a classificação (89, 90) e a separação (91 e 93), caracterizada por se prever um moinho de cilindros de leito de material (86) para a moagem grosseira da matéria-prima em circuito fechado, em conjunto com um moinho de martelos (87) destinado a desaglomerar as escamas prensadas que se formam a partir do calcário, e com um classificador prévio estático (89), montado em cima de um secador de tubo montante (88), estando ligados uns após os outros, do lado da saída de material e do lado do gás, um classificador final (90), um ciclone (91), um soprador (92) e um electro-filtro (93).
25. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem (98), o transporte (99), a classificação (98, 102, 103) e a separação (104), caracterizada por a um moinho de cilindros (98) operado para moer grosseiramente em circuito fechado a matéria-prima estar ligado, por intermédio de um transportador de alcatruzes (99), um classificador dinâmico (103) cuja saída de material para uma fracção de grão grosseiro (109) da matéria-prima alcalina, com granulo-metrias de 125-500 μιη a 200-2.000 μπι, está em comunicação com um transportador de material final e cuja saída para material miúdo (110), com granulometrias maiores que 500 a 2.000 μιη, está em comunicação com o dispositivo de alimentação (100) do 10 V

moinho de cilindros (89), por além disso existir entre o moinho de cilindros (98) e um electro-filtro (104) um classificador pneumático (102) montado num secador de tubo montante (101), classificador esse cuja saída de material para uma fracção de grão intermédio (108) da matéria-prima alcalina, com granulometrias de 80-125 μπι a 60-200 μιη, está em comunicação com o transportador de produto final para esta fracção de grão intermédio (108) e por, visto no sentido de fluxo dos gases de escape, estar disposto a jusante do classificador pneumático (102) um electro-filtro (104) para a separação de uma fracção de grão fino (107) a partir dos componentes ácidos e alcalinos da matéria-prima, moídas a menos de 80 μπι, electro-filtro esse que do lado da saída de material está ligado a um transportador de material fino (107).
26. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem (112), o transporte (113), a classificação (112, 115) e a separação (116), caracterizada por num moinho de cilindros (112) operado em circuito fechado, destinado à moagem grosseira da matéria-prima, estar disposto um classificador pneumático com um dispositivo de descarga inferior para uma fracção de grão grosseiro (122) da matéria-prima alcalina, com granulometrias de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, e este dispositivo de descarga estar em comunicação com um transportador de produto final para estes componentes alcalinos do cru, por além disso estar montado a jusante do secador de tubo montante (114), entre o moinho de cilindros (112) e o electro-filtro (116), um classificador pneumático (115), cuja saída de material para uma fracção de grão intermédio (121) do cru alcalino, com granulometrias de 80-125 μπι a 60-200 μπι, está em comunicação com um transportador de material final para esta fracção de grão intermédio (121), e por, visto no sentido do fluxo dos gases de escape, estar disposto a jusante do classificador pneumático (115) para a separação de uma fracção de grão fino (120) , com granulome- 11 Γ u trias inferiores a 60-80 μπι, um electro-filtro (116) , que do lado da saida do material está ligado a um transportador de material fino (120) para os componentes ácidos e alcalinos do cru moídos a menos de 80 μπι, e por se encontrar previsto um transportador de alcatruzes (113) para recircular o material miúdo, com granulometrias acima de 500-2.000 μιη, na direcção do moinho de cilindros (112).
27. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem (125), o transporte (138, 139), a classificação (140, 141) e a separação (142, 143), caracteri-zada por num moinho de moagem e secagem de duplo rotor (125), destinado à moagem grosseira e fina, em circuito fechado, da matéria-prima, existirem entradas (126, 127, 134, 135) para moenda, material miúdo e gases quentes, um secador prévio (128), uma câmara de moagem fina (129) e uma câmara de moagem grosseira (130), bem como uma parede divisória (133) disposta entre a câmara de moagem fina (129) e a câmara de moagem grosseira (130), com descargas centrais separadas (131, 132) para componentes alcalinos e ácidos do cru, por a descarga central da câmara de moagem fina (125) alimentada sobretudo com componentes ácidos da matéria-prima estar em comunicação, através de um transportador de alcatruzes (138) e em paralelo com este, por intermédio de uma caixa de descarga (136) com classificador pneumático (137) a jusante, com um classificador de corrente em turbilhão (140), ao qual está também ligada a câmara de moagem grosseira (130), alimentada com matéria-prima alcalina unicamente através desta caixa de descarga (136) e do classificador pneumático (137), estando este classificador de corrente em turbilhão (140) em comunicação, através de uma saida de material para material grosseiro (149) , com granulometrias maiores que 60-80 μιη, com a alimentação (126) da câmara de moagem fina (129) do moinho e, através de mais outra saída de material para produto fino (151) dos componentes ácidos do cru, com um transportador de mate- 12 f- U, ^^ V ' rial final (154), além disso alimentado com uma parcela fina da matéria-prima alcalina, e por a câmara de moagem grosseira (130) estar além disso em comunicação, através da sua saída central (132) e de um transportador de alcatruzes (139), a mais outro classificador de corrente em turbilhão (141), que, através de uma saída de material para material miúdo (152) da matéria-prima alcalina, com granulometrias maiores que 500- 2.000 μπι, só alimentado com material fresco (147) da matéria-prima alcalina, está em comunicação com a entrada do moinho e através de uma saída de material para produto final (153) da matéria-prima alcalina, com granulometrias de 80-500 μπι a 80- 2.000 μπι, está em comunicação com o transportador de produto final (154), podendo este produto final (153) ser introduzido na instalação de sinterização em conjunto com o material fino dos componentes ácidos e alcalinos do cru, separados no classificador de corrente em turbilhão (140), nos ciclones (142) e no electro-filtro (143), com granulometrias inferiores a 80 μπι.
28. Instalação de acordo com a reivindicação 27, caracterizada por a descarga central (132) da câmara de moagem grosseira (130) do moinho combinado para moagem e secagem (125) estar ligada através do transportador de alcatruzes (139) a um classificador separador para vários componentes (141), destinado à repartição do material classificado em quatro fracçóes granulométricas, para o que este classificador separador para vários componentes (141) está ligado, do lado da saída de material e através de um dispositivo de descarga (153) para material miúdo, com granulometrias superiores a 500-2.000 μπι, a uma alimentação de moenda (127) da câmara de moagem grosseira, e ligado, através de determinados dispositivos de extrac-ção (158 e 159) para material grosseiro, com uma gama granu-lométrica total de 60-2.000 μπι, a um transportador de material final, dispositivos de extracção esses dos quais um (158 ou 159), para um material grosseiro com grãos de quartzo mai- 13 Γ

ores que 60 μπι, está também em comunicação, do lado da saída de material, com a alimentação de moenda (126) da câmara de moagem fina (129) e através do outro dispositivo de descarga (158 ou 159) para material grosseiro, sem cristais de quartzo grosseiros maiores que 60 μπι, em comunicação com transportadores de material final e, através de um dispositivo de descarga para material fino (154), com granulometrias inferiores a 60-80 μπι, em comunicação com o transportador de produto final .
29. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem (161), o transporte (174), a classificação (165, 175) e a separação (179), caracterizada por o moinho de moagem e secagem (161) operado em circuito fechado comportar de ambos os lados, para a moagem grosseira e fina de matéria-prima, uma alimentação (169, 176, 170, 178) para moenda, material miúdo e gases quentes, uma câmara de secagem prévia e de moagem fina (162), uma câmara de moagem grosseira (163), uma parede divisória (133) disposta entre a câmara de moagem fina (162) e a câmara de moagem grosseira (163), para as descargas centrais (171, 172) de ambas as matérias-primas, e por descargas centrais (171, 172) estar ligado um classificador pneumático (165) montado sobre uma caixa de descarga comum (164), bem como em paralelo com aquele classificador estar ligado, através da descarga central (172) da câmara de moagem fina (162) e de uma calha de transporte pneumático, um transportador de alcatruzes (166), estando a saída de material grosseiro, tanto do classificador pneumático (165) montado sobre a caixa de descarga (164) como também do transportador de alcatruzes (166) ligada do lado da saída de material destinada a produto grosseiro (167, 168), com granulometrias superiores a 60-80 μπι, com a câmara de secagem prévia e de moagem fina (162), que recebe principalmente material fresco, estando a alimentação de moenda do classificador pneumático (165), montado em cima da caixa de descarga (164), em comuni- 14 f cação tanto com a câmara de secagem prévia e de moagem fina (162), como também com a câmara de moagem grosseira (163) e estando o transportador de alcatruzes (166) em comunicação com a câmara de secagem prévia e de moagem fina (162), e por um secador de impacto e de percussão (173), previsto para receber moenda grosseira de matéria-prima alcalina e alimentado com material fresco alcalino, estar ligado, através de um transportador de alcatruzes (174), com um classificador de corrente em turbilhão (175), que através de uma saida de material para o material miúdo (176) da matéria-prima alcalina, com granulometrias superiores a 500-2.000 μιη, está em comunicação com a câmara de moagem grosseira (163) e que, através de mais outra saida de material para produto final, com granulometrias de 60-500 μιη a 80-2.000 μιη, no qual existem também componentes alcalinos, está ligado a um transportador de produto final (185) e por, visto no sentido de fluxo dos gases de escape, estarem ligados um classificador pneumático (165), um transportador de alcatruzes (174) e um classificador de corrente em turbilhão (175) em paralelo com um ciclone (179), cuja saida de material para o material fino separado, que é constituído pelos componentes ácidos do cru e uma parcela fina dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias inferiores a 80 μπι, está em comunicação com o transportador de produto final (185), estando além disso instalado a jusante do ciclone um soprador (180).
30. Instalação de acordo com a reivindicação 19, com equipamentos para a moagem e secagem combinadas (187, 188), a secagem por transporte em corrente de ar (189, 201), a classificação (202, 203) e a separação (200, 204), caracterizada por entre um moinho de esferas ou tubular (188), operado num circuito fechado de moagem e de secagem em corrente de ar, para moer finamente sobretudo os componentes ácidos da matéria-prima, e um moinho de percussão e de impacto ou de martelos de impacto (187), operado em circuito fechado para moer grosseiramente 15 componentes alcalinos da matéria-prima, estar instalado, por intermédio de uma conduta tubular de secagem (189) ligada àquele moinho e de um ciclone a jusante daquela conduta, um classificador separador para vários componentes (203), que do lado da saida de material está em comunicação, através de uma saida de material para o material miúdo (212) do calcário, com granulometrias acima de 500-2.000 μιη, com o moinho de percussão e de impacto (187) operado em circuito fechado, através de uma saida para o material grosseiro (219) do calcário, com granulometrias de cerca de 125-500 μπι a 200-2.000 μπι, com um transportador de material final (217), através de uma saida de material para material de grão intermédio (218) do calcário, com granulometrias de 60-125 μιη a 80-200 μπι, com o moinho de corrente de ar (188) ou com a instalação de sin-terização e através de uma saida para material fino (273), com granulometrias inferiores a 50-80 μπι, com o transportador de produto final (217), estando ligados, visto no sentido do fluxo dos gases de escape, um classificador pneumático (202) e um ciclone (200) que está em paralelo com mais outro ciclone (204) e que através de uma saida de material para o produto fino (216) que foi separado, constituído pelos componentes ácidos do cru, com uma parcela fina de cerca de 5-60 % dos componentes alcalinos do cru, com granulometrias inferiores a 80 μιη, está ligado ao transportador de produto final (217) , a jusante do qual está instalado um soprador (205). Lisboa, 26 de Junho de 2001 O AGENTE OFICIAL DA PROPRIEDADE INDUSTRIAL.

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