PT975557E - Processo para tratar escoria de cimento - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO EPÍGRAFE : 'PROCESSO PARA TRATAR ESCÓRIA DE CIMENTO" A presente invenção relaciona-se com um processo para tratar escória de cimento e mais especificamente um método para tratar escória de cimento durante o processo de trituração da mesma. A escória de cimento com a qual a presente invenção se relaciona é preferivelmente escória de cimento Portland, embora não se restrinja a esta e possa ser aplicada a outras escórias de cimento. A arte anterior mais aproximada é descrita no Pedido de Patente Europeia EP 0 081 861 e na Publicação WO 94/00403 que ensinam métodos de trituração de escória de cimento Portland com aditivos minerais e um agente redutor de água orgânico. De acordo com esta última publicação também é adicionada água à última câmara do engenho com a intenção de ajustar a temperatura. Também a SU 1 675 255 descreve um método similar mas adicionando água com um pH de 7.1 a 7.3.
Como resultado da adsorção física e química das moléculas do agente redutor de água nas partículas de escória, o cimento triturado resultante terá uma necessidade reduzida de água e também uma força maior em comparação com cimento Portland 1
Standard. Uma desvantagem decisiva deste método é a dificuldade de controlar a extensão da reacção entre a escória de cimento Portland e o agente redutor de água, tendo esta reacção uma influência directa na instabilidade das propriedades do cimento final. A mesma redução na necessidade de água também pode ser obtida adicionando um agente redutor de água directamente ao betão com água, de acordo com métodos convencionais. Com estes métodos não é obtido um aumento significativo na reactividade química da escória de cimento Portland. A presente invenção relaciona-se com um processo para tratar escória de cimento durante a trituração da escória e a adição de diferentes substâncias a esta, de modo a reforçar as propriedades de força do cimento produzido. A presente invenção relaciona-se assim, com um processo para tratar escória de cimento triturando a escória num engenho tubular ao mesmo tempo que se adiciona água e gesso e possivelmente também um agente redutor de água, .em que o processo se caracteriza por injectar água que tem um pH de aproximadamente 9-13 no engenho durante a trituração da escória. A invenção será agora descrita em maior detalhe fazendo referência às suas várias modalidades. A escória de cimento é normalmente processada aquecendo primeiro a escória ou 2 calcina num forno a uma temperatura de 900-1450° C, tal como para formar os compostos 3 CaO S1O2, 2 CaO S1O2, 3 CaO AI2O3, e 4 CaO AI2O3 Si02. Este processo de tratamento resulta em cimento Portland normal.
Numa segunda fase, a escória de cimento é triturada juntamente com gesso até atingir tamanhos de partícula entre 10-20 micrómetros, num engenho tubular que inclui bolas de aço. É adicionada água durante este processo de trituração. A presente invenção relaciona-se com esta segunda fase.
De acordo com a presente invenção, a água tem um pH de cerca de 9-13 e é injectada no engenho durante a trituração da escória.
De acordo com a modalidade preferida da invenção, a água injectada foi levada a este valor de pH através de electrólise. Iões OH" são assim injectados no engenho. Estes iões constituem radicais altamente reactivos que se ligam às superfícies das partículas de cimento não-hidratadas e facilitam a formação do complexo qCa0-mSiQ2-nH20. Este complexo é formado nas superfícies das partículas de cimento. A trituração da escória no engenho tubular resultará assim num produto seco que contém partículas de cimento com um diâmetro de 10-20 micrómetros, estas partículas sendo pré-hidratadas a tal ponto que as suas superfícies são cobertas, 3 quer completa quer parcialmente, por um revestimento pré-hidratado que inclui o dito complexo.
Uma vez que as partículas são pré-hidratadas, elas são muito reactivas. A adsorção dos radicais OH' nas superfícies das partículas da escória resulta na formação e activação do dito complexo devido à formação de um filme de hidrossilicatos nas partículas. Este complexo actua como um nucleante para reacção subsequente com água. Em combinação, isto resulta numa melhoria significativa no desenvolvimento da força da pasta de cimento e uma porosidade reduzida, como será evidente a partir dos exemplos que se seguem.
De acordo com uma modalidade preferida, um agente de micro-enchimento e/ou agente redutor de água é/são adicionados durante o processo de trituração.
De acordo com uma modalidade altamente preferida da invenção, parte do agente de micro-enchimento e/ou agente redutor de água é misturada com a dita água de pH elevado para formar uma lama que é injectada no engenho durante o processo de trituração, ao mesmo tempo que se adiciona um agente de micro-enchimento seco e/ou agente redutor de água durante o processo de trituração. É preferível que o agente redutor de água seja emulsionado para formar uma lama e que essa lama seja levada ao dito valor de pH por electrólise, antes de injectá-la no engenho. 4 A proporção entre a(s) substância(s) seca(s) e a lama encontrar-se-á, preferivelmente, numa gama entre 95 :5 % em peso a 85 :15 % em peso. A fase líquida da lama excede, preferivelmente, 50% do peso da lama.
De acordo com outra modalidade preferida, o agente de micro-enchimento sob a forma de substâncias contendo S1O2, tais como escória de alto-forno e pedra calcária, são fornecidos ao engenho tubular numa quantidade de até 80 % do peso combinado do agente de micro-enchimento, agente redutor de água e água fornecida ao engenho.
De acordo com outra modalidade preferida, o agente redutor de água sob a forma de polímeros, tais como polímeros à base de lignossulfonato que contém naftaleno ou melamina ou combinações destes, são fornecidos ao engenho tubular numa quantidade até 5 % do peso combinado do agente de micro-enchimento, agente redutor de água e água fornecida ao engenho.
Serão agora descritos vários exemplos. A tabela seguinte apresenta os resultados obtidos relativamente à necessidade de água, resistência à compressão e porosidade.
Exemplo 1
Escória de cimento Portland com a composição química em % por peso C3S = 64.5, 5 C2S = 11.0, C3A = 9.5, C4AF = 9.0, Νθ2θ = 0.10 e K2O = 0.25 foi carregada num engenho tubular. A letra C nesta composição é uma abreviatura de CaO, A é uma abreviatura de AI2O3 e F é uma abreviatura de Fe203. O engenho tubular media 1.5 m de diâmetro e 3.5 m de comprimento. Foi carregado gesso juntamente com a escória de cimento Portland numa quantidade correspondente a 3 % por peso da escória, juntamente com água não-destilada retirada do sistema de fornecimento de água normal. Esta água foi sujeitada a electrólise num campo de corrente directa com uma amperagem de 1.75 A/dm2 e uma voltagem de 380 V durante dois minutos, de forma a obter um pH de 11.2. A água foi fornecida ao engenho tubular numa forma dispersa. O cimento produzido tinha uma área de superfície específica (Blaine) de 4800 cm2/g. O cimento assim obtido foi misturado com água num misturador Hobart durante três minutos, para obter uma pasta de cimento de consistência padronizada. A pasta de cimento foi vertida num molde de aço cúbico tendo laterais com 20 mm de altura, e compactada numa mesa de vibração. A amostra de pasta de cimento foi curada em água a 20° C e depois sujeita a testes de compressão.
Exemplo 2
Uma escória de cimento Portland de acordo com o que foi descrito no Exemplo 1 foi triturada de um modo tradicional e foi produzida uma amostra de pasta de cimento de acordo com o Exemplo 1 acima. 6
Exemplo 3
Uma escória de cimento Portland correspondente à escória definida no Exemplo 1 foi triturada de acordo com o Exemplo 1 juntamente com pedra calcária previamente triturada como um agente de micro-enchimento, a dita pedra calcária tendo uma área de superfície específica (Blaine) de 3000 cm2/g. O peso total da pedra calcária previamente triturada correspondia a 15 % do peso do cimento e foi carregada em dois estados diferentes, nomeadamente 80 % num estado sólido seco e 20 % num estado emulsionado com 35 % de água. A fase líquida da lama compreende água da rede pública que foi electrolisada com 3.5 A/dm2 e 380V durante um período de 2 minutos, de modo a obter um pH de 11.5. A lama foi fornecida ao engenho tubular num estado disperso. A lama foi fornecida ao engenho juntamente com escória, gesso e o agente de micro-enchimento seco. O cimento produzido tinha uma área de superfície específica (Blaine) de 4780 cm2/g.
Amostras de pasta de cimento foram produzidas do modo descrito no Exemplo 1.
Exemplo 4
Escória de cimento Portland e um micro-enchimento de pedra calcária foram triturados tradicionalmente nas mesmas quantidades das do Exemplo 3, sendo 7 apenas adicionado o micro-enchimento num estado sólido. O cimento produzido tinha uma área de superfície específica (Blaine) de 4813 cm2/g.
Amostras de pasta de cimento foram produzidas do modo descrito no Exemplo 1.
Exemplo 5
O procedimento seguido neste exemplo foi o mesmo que o utilizado no Exemplo 1, com a excepção de que neste caso foi adicionado ao sistema um agente liquidificador. O agente liquidificador apresentou-se sob a forma de uma solução de 40% de um agente super plastificante de tipo melamina, nomeadamente Fiyt92® produzido por Cementa AB, Suécia. O agente liquidificador foi adicionado numa quantidade correspondente a uma % em peso da carga total do engenho.
O agente liquidificador foi adicionado à fase líquida da lama antes de se sujeitar a mesma a electrólise.
Foram produzidas pastas de cimento neste exemplo.
Exemplo 6 O procedimento usado neste exemplo foi o mesmo do que o utilizado no Exemplo 2, i.e., trituração tradicional, mas com a excepção de que o agente liquidificador de acordo com o Exemplo 5 foi adicionado com água de um modo convencional na 8 mesma quantidade do que no Exemplo 5, durante o vazamento em molde da pasta de cimento.
Amostras de pasta de cimento foram produzidas do modo descrito no Exemplo 1. Exemplo 7 O procedimento usado neste exemplo foi o mesmo do que o utilizado no Exemplo 1. A pasta de cimento obtida foi então tratada de acordo com o método descrito no Pedido de Patente Internacional W094/25411 (PCT/SE94/00389), no qual a pasta de cimento foi tratada num engenho vibratório com um ciclo de vibração de 10 mm de diâmetro e operando a uma frequência de 110 rpm, por um período de trinta minutos. A proporção em peso do meio de trituração para a mistura foi de 9:1.
Amostras de pasta de cimento foram produzidas do modo descrito no Exemplo 1.
Exemplo 8 O procedimento seguido neste exemplo foi o mesmo que foi seguido no Exemplo 2. A pasta de cimento obtida foi então tratada de acordo com o método descrito no Pedido de Patente Internacional W094/25411 (PCT/SE94/00389); ver Exemplo 7 acima. 9
Tabela A coluna “quantidade de água requerida” na Tabela denota a quantidade de água necessária para produzir uma pasta de cimento de consistência padronizada em percentagem do peso do cimento Exemplo Quantidade de água requerida (%) Força de compressão, Mpa Porosidade cm3/g Cura Tempo Dias 1 7 28 1 23.5 35.1 73.6 91.1 0.070 2 23.4 24.4 57.4 68.8 0.091 3 23.2 30.2 68.2 75.1 0.079 4 23.5 18.9 44.4 54.9 0.092 5 19.8 48.2 87.1 100.3 0.034 6 20.1 39.1 70.3 82.1 0.041 7 23.1 39.7 80.1 98.0 0.066 8 23.5 36.3 74.1 92.0 0.069
Como se torna evidente a partir da leitura da Tabela, a pasta de cimento produzida de acordo com o método da invenção tem uma resistência mecânica maior e,uma porosidade reduzida. O requisito de água, contudo, é aproximadamente o mesmo.
Torna-se assim evidente que a presente invenção fornece um cimento Portland de reactividade química consideravelmente maior do que a do cimento Portland normal, o que se reflecte no facto de que a pasta de cimento cura mais rapidamente para uma determinada resistência e obtém uma resistência final significativamente maior. 10
Embora a invenção tenha sido descrita acima por referência a vários exemplos e também por referência a várias modalidades, os especialistas compreenderão que as proporções supra mencionadas relativas aos compostos usados podem ser modificadas com a ajuda de testes apropriados tal como para obter um cimento com as propriedades desejadas.
Lisboa, 24 de Outubro de 2001
O AGENTE OFICIAL
11
Claims (1)
- REIVINDICAÇÕES 1a - Processo para tratar escória de cimento através da trituração da dita escória num engenho tubular enquanto se adiciona simultaneamente água, gesso, e possivelmente um agente redutor de água, caracterizado por injectar água que tem um pH de cerca de 9-13 durante a trituração da escória. 2a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por injectar água que foi electrolisada até atingir o dito valor de pH. 3a - Processo de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por adicionar agente de micro-enchimento e/ou um agente redutor de água durante o processo de trituração. 4a - Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por misturar uma parte do agente de micro-enchimento e/ou agente redutor de água com a dita água tendo o dito valor de pH de modo a formar uma lama e injectar a lama juntamente com o agente de micro-enchimento e/ou agente redutor de água num estado seco no engenho durante o processo de trituração. 5a - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a proporção de sólido para lama se situar entre 95 : 5 % em peso e 85 : 15 % em peso. 1 6a - Processo de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado por a fase líquida da lama exceder 50% do peso da dita lama. 7a - Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado por carregar o engenho com um agente de micro-enchimento sob a forma de substâncias que contêm Si02, tais como escória de alto-forno ou pedra calcária numa quantidade que corresponde a até 80 % do peso combinado do agente de micro-enchimento, agente redutor de água e água carregados. 8a - Processo de acordo com a reivindicação 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado por carregar o engenho com um agente redutor de água sob a forma de polímeros, tais como polímeros à base de lignossulfonato que contêm naftaleno ou melamina ou combinações destes, numa quantidade que corresponde a até 5% do peso combinado do agente de micro-enchimento, agente redutor de água e água carregados. 9a - Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por emulsionar o agente redutor de água e electrplisar a lama resultante de modo a obter o dito valor de pH, antes de injectar a lama no engenho tubular. Lisboa, 24 de Outubro de 2001 O AGENTE OFICIAL
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