O clínquer é um material nodular componente essencial na produção de cimento. O clínquer é composto principalmente de silicato de cálcio e outros materiais que lhe conferem propriedades de ligação excepcionais que conferem resistência e durabilidade às aplicações de cimento.
As propriedades únicas do clínquer também contribuem para a qualidade essencial do endurecimento do cimento, o que o torna um dos materiais de construção mais valiosos que existem.
Processo de Produção de Clínquer
Os fabricantes de cimento criam clínquer por meio de um processo de várias etapas que inclui seleção de ingredientes, aquecimento e moagem.
Preparação de Minerais Brutos – Os principais ingredientes na produção de clínquer são calcário e argila. Os produtores extraem esses ingredientes, transportam-nos para as instalações de produção e depois trituram-nos e misturam-nos para obter uma mistura uniforme. Pré-aquecimento do forno – Os produtores de cimento alimentam a mistura bruta do solo em uma torre de pré-aquecimento ou ciclone, onde são expostos a gases quentes. Esta etapa remove qualquer umidade das matérias-primas e as prepara para as reações químicas da próxima etapa. Queima em Forno – O material pré-aquecido é alimentado em um forno rotativo onde os materiais são expostos a altas temperaturas de até 1400o-1500o C (2550o-2730o F). O calor cria a reação química que forma o clínquer. Formação de Clínquer – À medida que a matéria-prima passa pelo forno, ela sofre reações complexas. A reação primária é a descarbonização do calcário. Este processo cria óxido de cálcio (cal). A cal reage com componentes como sílica e alumina na argila para criar silicatos de cálcio e aluminatos de cálcio. Estes são os principais componentes do clínquer. Resfriamento do clínquer – Após sair do forno, o clínquer fica extremamente quente. Os fabricantes devem resfriar o clínquer rapidamente para garantir suas propriedades físicas. Eles usam ar ou água em unidades de resfriamento especializadas, chamadas resfriadores de clínquer. Moagem de clínquer – Máquinas de cimento, como moinhos de bolas ou moinhos de rolos verticais, transformam o clínquer resfriado em pó. A etapa de moagem também pode contar com a adição de aditivos como gesso para controlar o tempo de pega do cimento.
Composição do Clínquer
A composição exata do clínquer depende do tipo de cimento que o fabricante produz, mas existem ingredientes primários que são comuns na maior parte da produção de clínquer.
Silicatos de Cálcio
Os ingredientes mais proeminentes do clínquer são os silicatos de cálcio, que consistem em silicato tricálcico e silicato dicálcico. Os silicatos de cálcio contribuem para a resistência e as propriedades de pega do cimento.
Aluminatos de Cálcio
Os outros ingredientes mais importantes são os aluminatos de cálcio, sendo o mais proeminente o aluminato tricálcico. Os aluminatos de cálcio fazem com que o cimento endureça mais rapidamente e provoquem o desenvolvimento precoce de resistência. Grandes quantidades de aluminato tricálcico aumentarão os tempos de pega do cimento, mas também aumentarão o risco de ataques de sulfato.
Óxidos de Cálcio
O óxido de cálcio é um subproduto do aquecimento das matérias-primas para formar o clínquer. A descarbonização que produz o óxido de cálcio contribui para as propriedades de ligação do cimento e sua reação com a água chamada hidratação.
Sulfato de Calcio
O gesso, que contém sulfato de cálcio, é um aditivo comum no clínquer. Ajuda a regular o tempo de presa durante o processo de hidratação.
Componentes Menores
Os ingredientes menores do clínquer incluem elementos como óxido de ferro, óxido de magnésio, álcalis e outros oligoelementos. Esses elementos afetam a cor, o tempo de presa e a resistência a outras reações químicas.
Tipos de clínquer
Os produtores de cimento criam diferentes clínquer com base nas variações das matérias-primas e do processo de fabricação.
Clínquer de cimento Portland comum (OPC) – O clínquer Portland é o tipo mais comum de clínquer produzido. Este clínquer é adequado para a maioria dos fins gerais de construção. Clínquer Resistente ao Sulfato – Os fabricantes criam este tipo de clínquer para que possam utilizá-lo em misturas de cimento resistentes ao sulfato. Os clínqueres resistentes ao sulfato têm um nível mais baixo de aluminatos tricálcicos que são suscetíveis a reações de sulfato. Estes resistem aos efeitos dos sulfatos na água e no solo. Clínquer de Baixo Calor – Os fabricantes projetam este clínquer para gerar menos calor durante o processo de hidratação. Isto significa que existe um nível mais baixo de aluminato tricálcico do que no clínquer padrão. O clínquer de baixa temperatura é um ingrediente comum no cimento que os construtores usam para grandes estruturas onde a geração de calor pode causar fissuras térmicas. Clínquer Branco – O clínquer branco caracteriza-se pela sua pureza e cor clara e brilhante. Os fabricantes criam clínquer branco usando matérias-primas com baixo teor de ferro e manganês. Este é o material principal do cimento branco. Clínquer com alto teor de alumina – Este clínquer possui um nível mais alto de alumina do que outros tipos de clínquer. Isso é essencial no cimento refratário porque possui alta resistência a produtos químicos e altas temperaturas. Clínquer Belite Sulfoaluminato de Cálcio Ternesite (BCT) – O clínquer BCT é uma variedade inovadora de clínquer que produz 30% menos emissões de dióxido de carbono. O processo de fabricação de clínquer BCT também requer 15% menos energia para ser produzido.
Impacto Ambiental da Produção de Clínquer
A produção de clínquer tem um impacto ambiental significativo, incluindo a produção de gases com efeito de estufa (CO2), consumo de energia, poluição atmosférica, extracção de materiais pela mineração, consumo e poluição de água e geração de resíduos. Muitas empresas cimenteiras estão a trabalhar ativamente para mitigar estes impactos ambientais negativos através das suas práticas diárias.
As empresas de cimento estão investindo em tecnologias de captura, utilização e armazenamento de carbono (CCUS). Eles armazenam CO2 para uso posterior ou o sequestram para armazenamento permanente no subsolo. Estão também a investir em fontes alternativas de combustível, como biomassa e pneus usados, em vez de utilizar combustíveis fósseis para a produção de energia.
Para reduzir o uso de matérias-primas, alguns estão usando materiais alternativos, como cinzas volantes, escórias e vapores de sílica. Eles também buscam reutilizar seus resíduos como parte de seu processo para reduzir o descarte de resíduos e criar um sistema mais circular. Além disso, as empresas cimenteiras estão a implementar melhores estratégias de gestão e conservação da água.
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