COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL JRC CENTRO DE INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos de Tecnologia Prospectiva
Prevenção e controlo integrados da poluição
Documento de referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria Cerâmica
Dezembro de 2006
Prevenção e controlo integrados da poluição
Documento de referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria Cerâmica
Dezembro de 2006
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
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DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Este documento pertence a uma série
de documentos previstos de acordo
com a lista abaixo (à data da redacção deste,
nem todos os documentos tinham sido finalizados):
Código
Documento de Referência sobre as Melhores Técnicas Disponíveis
LCP
REF
I&S
FMP
NFM
SF
STM
CL
GLS
CER
LVOC
OFC
POL
CAK
LVIC-AAF
LVIC-S
SIC
CWW
WT
WI
MTWR
PP
TXT
TAN
SA
FDM
ILF
STS
CV
ESB
Grandes Instalações de Combustão
Refinarias de Petróleo e Gás
Produção de Ferro e Aço
Indústria de Processamento de Metais Ferrosos
Indústria dos Metais não Ferrosos
Indústria das Forjas e Fundições
Tratamento de Superfície de Metais e Plásticos
Indústria de Produção de Cimento e Cal
Indústria do Vidro
Indústria Manufactureira Cerâmica
Indústria de Compostos Orgânicos em Grande Tonelagem
Fabrico de Compostos de Química Orgânica Fina
Produção de Polímeros
Indústria do Cloro e Álcalis
Fabrico de Compostos Inorgânicos em Grandes Tonelagens – Amónia, Ácidos e Fertilizantes
Fabrico de Compostos Inorgânicos em Grandes Tonelagens – Sólidos e Outros
Química Inorgânica de Especialidades
Sistemas de Tratamento/Gestão de Águas e Gases Residuais na Indústria Química
Indústria de Tratamento de Resíduos
Incineração de resíduos
Gestão de Resíduos e Estéreis da Actividade Mineira
Indústria da Pasta e do Papel
Indústria Têxtil
Curtimento de Couros e Peles
Matadouros e Indústria de Transformação de Subprodutos de Origem Animal
Processamento de Alimentos, Bebidas e Leite
Criação Intensiva de Aves de Capoeira e Suínos
Tratamento de Superfícies com Solventes Orgânicos
Sistemas de Refrigeração Industrial
Emissões Resultantes de Armazenamento
Documento de referência...
MON
ECM
ENE
Princípios Gerais de Vigilância
Aspectos Económicos e de Efeitos Conjugados
Técnicas de Eficiência Energética
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
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de Tecnologia Prospectiva
RESUMO
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
A apresentação da versão em português do documento
MTD (Melhores Tecnologias Disponíveis), é um importante
instrumento de trabalho que agora pomos à disposição dos
Empresários e Quadros Técnicos das Empresas do Sector
de Cerâmica, com vista à viabilidade comercial das empresas que o constituem.
Diremos mesmo que se trata de um documento elementar
a essa viabilidade, já que nele se contém as tecnologias,
os processos e os métodos de referência para que o nível
desejado de sustentabilidade das empresas e da própria
indústria, possa ser alcançado ao longo de um período
considerável de tempo, em instalações que sejam objecto
de manutenção e exploração adequadas.
Para as instalações existentes, os níveis gerais das MTD
não constituem o limite da ambição desejável, mas sim
a procura de que esses níveis possam ser excedidos, de
acordo com a aplicabilidade técnica e económica das
técnicas em cada caso.
Os níveis associados às MTD´s descritos não são valoreslimite de emissão nem de consumo, não devendo ser
interpretados como tal, como se especifica claramente
em vários pontos do documento, mais concretamente na
introdução do Capítulo 5.
Por outro lado, e não se tratando de normas jurídicas vinculativas, permitirão sobretudo fornecer informações para
orientação da indústria, de modo a garantir um elevado
grau de protecção das várias vertentes ambientais. Como o
próprio nome indica trata-se de um documento de referência e não de uma norma ou Regulamento.
É importante salientar que, de acordo com os relatórios
conhecidos, as fábricas que já adoptaram as MTD, com
elevado grau de produção, pessoal altamente qualificado e
que investem em I&D, são viáveis a longo prazo.
Porém, há muitas instalações onde é importante uma implementação prudente, baseada numa ponderação cautelosa
dos planos de aperfeiçoamento económico e ambiental e
das limitações da própria empresa, para se atingir um rendimento ambiental e económico sustentáveis, sem correr o
risco de encerramento.
A constatação de que estamos perante um documento de
referência sectorial, e de que importa por isso divulgar e
aprofundar o seu conhecimento, justificou o esforço e empenhamento possíveis por parte da APICER mas, mesmo
assim, só foi possível concretizar este trabalho graças ao
apoio dado pela Direcção Geral de Geologia e Energia e pelo
CEDINTEC, entidades às quais agradecemos o acolhimento
favorável que deram a esta publicação.
Um agradecimento também devido à tradutora Drª Cláudia
Jorge e Engº Baio Dias e Engª Marisa Almeida do Centro
Tecnológico da Cerâmica e Vidro, pelo esforço conjugado
num trabalho de tradução muito técnica e por isso com
elevado grau de complexidade.
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PREFÁCIO
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
1. Estatuto do presente documento
Excepto indicação em contrário, as referências a «a Directiva» contidas neste documento referem-se à Directiva do
Conselho 96/61/CE em matéria de prevenção e controlo
integrados da poluição. Dado que a Directiva se aplica
sem prejuízo das provisões comunitárias sobre saúde e
segurança no local de trabalho, o mesmo sucede com este
documento.
O presente documento faz parte de uma série que apresenta os resultados de um intercâmbio de informações entre os
Estados-membros e as indústrias da UE sobre as melhores
técnicas disponíveis (MTD), a monitorização a elas associada e a sua evolução. *[É publicado pela Comissão Europeia,
de acordo com o nº 2 do Artigo 16º da Directiva e, por
conseguinte, tem de ser tido em conta, de acordo com o
Anexo IV da Directiva, quando se determinam as «melhores
técnicas disponíveis»].
* Nota: os parênteses rectos serão removidos uma vez
terminado o procedimento de publicação pela Comissão.
2. Obrigações legais relevantes da Directiva IPPC e
definição de MTD
Para auxiliar o leitor a compreender o contexto legal em que
foi redigido este documento, descrevemos neste prefácio
algumas das provisões mais relevantes da Directiva IPPC,
incluindo a definição do termo «melhores técnicas disponíveis». Esta descrição será inevitavelmente incompleta e
é apresentada apenas a título informativo, não possuindo
valor legal e não alterando ou prejudicando, seja em que
medida for, as actuais provisões da Directiva.
O objectivo da Directiva é alcançar a prevenção e o controlo
integrados da poluição criada pelas actividades enumeradas no seu Anexo I, de modo a alcançar um nível elevado
de protecção do ambiente no seu todo. A base legal da
Directiva relaciona-se com a protecção ambiental. A sua
concretização deve ainda levar em consideração outros objectivos Comunitários, como a competitividade da indústria
da Comunidade, contribuindo assim para o seu desenvolvimento sustentado.
Mais especificamente, coloca em prática um sistema de
autorizações para certas categorias de instalações industriais, requerendo da parte tanto de operadores como de
reguladores que considerem de um ponto de vista integrado
e global o potencial poluidor e consumidor das instalações.
O objectivo global de uma abordagem integrada desta
natureza tem de ser o de melhorar a gestão e o controlo dos
processos industriais para que garantam um nível elevado
de protecção do ambiente no seu todo. Essencial para esta
abordagem é o princípio geral enunciado no Artigo 3º, segundo o qual os operadores devem tomar todas as medidas
preventivas adequadas contra a poluição, em particular
pela aplicação das melhores técnicas disponíveis que lhes
permitam aperfeiçoar o seu desempenho ambiental.
Oetermo «melhores técnicas disponíveis» é definido no
nº 11 do Artigo 2º da Directiva como «a fase de desenvolvimento mais eficaz e avançada das actividades e dos
respectivos modos de exploração, que demonstre a aptidão
prática de técnicas específicas para constituir, em princípio,
a base dos valores-limite de emissão com vista a evitar e,
quando tal não seja possível, a reduzir de em modo geral
as emissões e o impacto no ambiente no seu todo». O nº
11 do Artigo 2º prossegue e esclarece esta definição do
seguinte modo:
entende-se por «técnicas» tanto as técnicas utilizadas como
o modo como a instalação é projectada, construída, conservada, explorada e desactivada,
entende-se por «disponíveis» as técnicas desenvolvidas
a uma escala que possibilite a sua aplicação no contexto
do sector industrial em causa, em condições económica e
tecnicamente viáveis, tendo em conta os custos e os benefícios, quer essas técnicas sejam ou não utilizadas ou produzidas no território do Estado-membro em questão, desde que
sejam acessíveis ao operador em condições razoáveis,
consideram-se «melhores» as técnicas mais eficazes para
alcançar um nível geral elevado de protecção do ambiente
no seu todo.
Além disso o Anexo IV da Directiva contém uma lista de
«Elementos a ter em conta em geral ou em casos específicos na determinação das melhores técnicas disponíveis...
tendo em conta os custos e benefícios que podem resultar
de uma acção e os princípios de precaução e de prevenção». Estes elementos abrangem as informações publicadas pela Comissão por força do nº 2 do Artigo 16º.
Cabe às autoridades competentes responsáveis pelo licenciamento atender aos princípios gerais definidos no Artigo
3º quando determinam as condições da licença. Estas
condições têm de incluir os valores-limite de emissão, suplementados ou substituídos, na medida do necessário, por
parâmetros ou medidas técnicas equivalentes. De acordo
com o nº 4 do Artigo 9º da Directiva, estes valores-limite
de emissão, parâmetros ou medidas técnicas equivalentes
devem, sem prejuízo do cumprimento dos padrões de
qualidade ambiental, basear-se nas melhores técnicas
disponíveis, sem impor a utilização de uma técnica ou de
uma tecnologia específicas, e tomar em consideração as
características técnicas da instalação em causa, a sua
implantação geográfica e as condições locais do ambiente.
Em qualquer dos casos, as condições de licenciamento
devem prever disposições relativas à minimização da poluição a longa distância ou transfronteiras e garantir um nível
elevado de protecção do ambiente no seu todo.
De acordo com o Artigo 11º da Directiva, os Estados-membros zelam por que a autoridade competente se mantenha
ou seja informada da evolução das melhores técnicas
disponíveis.
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3. Objectivo do presente documento
O nº 2 do Artigo 16º da Directiva requer que a Comissão
organize «o intercâmbio de informações entre os Estadosmembros e as indústrias interessadas sobre as melhores
técnicas disponíveis, as medidas de monitorização associadas e a sua evolução», publicando os resultados deste
intercâmbio.
O objectivo do intercâmbio de informação é apresentado no
considerando 25 da Directiva, que declara que «o progresso
e intercâmbio de informação ao nível comunitário relativamente às melhores técnicas disponíveis contribuirão para a
correcção dos desequilíbrios tecnológicos na Comunidade,
a divulgação ao nível mundial dos valores-limite estabelecidos e das técnicas utilizadas na Comunidade e a aplicação
eficaz da presente directiva pelos Estados-membros».
A Comissão (DG do Ambiente) estabeleceu um fórum de
intercâmbio de informação (IEF) para auxiliar os trabalhos
realizados ao abrigo do nº 2 do Artigo 16º, tendo sido
estabelecidos diversos grupos técnicos de trabalho sob a
sua égide. Tanto o IEF como os grupos técnicos de trabalho
integram representantes dos Estados-membros e da indústria, conforme estipula o nº 2 do Artigo 16º.
O objectivo desta série de documentos é reflectir com
exactidão o intercâmbio de informação que teve lugar em
conformidade com o nº 2 do Artigo 16º e proporcionar
informações de referência para a autoridade licenciadora ter
em conta ao determinar as condições de licenciamento. Ao
prestar informação relevante sobre as melhores técnicas
disponíveis, estes documentos devem actuar como ferramentas valiosas para o impulsionamento do desempenho
ambiental.
4. Fontes de informação
Este documento representa um resumo de informação coligida a partir de diversas fontes, abrangendo, em particular,
os conhecimentos especializados dos grupos estabelecidos
para auxiliar a Comissão no seu trabalho e verificados pelos
serviços da Comissão. Estamos muito gratos por todas as
contribuições.
5. Como entender e utilizar este documento
A informação prestada neste documento destina-se a ser
utilizada como contributo para a determinação das MTD
em cada caso específico. Quando se determinam as MTD
e se estabelecem as condições de licenciamento nelas
baseadas, há que ter sempre em conta o objectivo global
para atingir um nível elevado de protecção do ambiente no
seu todo.
A restante parte desta secção descreve o tipo de informação proporcionada em cada secção deste documento.
Os Capítulos 1 e 2 prestam informações gerais sobre a indústria manufactureira cerâmica e os processos industriais
nela utilizados. O Capítulo 3 proporciona dados e informação relativa aos actuais níveis de emissões e consumo,
reflectindo a situação nas instalações existentes à data da
sua redacção.
O Capítulo 4 descreve com mais pormenor as técnicas de
redução de emissões e outras consideradas mais relevantes para a determinação das MTD e condições de licenciamento nelas baseadas. Esta informação inclui os níveis de
consumo e de emissõeseconsiderados atingíveis recorrendo à técnica, alguma ideia dos custos e das questões
associadas à técnica que afectam diversos meios (efeitos
multi-meios), bem como a medida em que a técnica é aplicável à gama de instalações que requeiram licenças IPPC
como, p. ex., instalações novas, existentes, de grandes ou
de pequenas dimensões. É também tida em consideração a
aplicabilidade de uma dada técnica aos diferentes sectores
da indústria cerâmica. Não se incluem técnicas geralmente
consideradas obsoletas.
O Capítulo 5 apresenta as técnicas e os níveis de emissão
e consumo considerados compatíveis com as MTD, em
sentido lato. Por conseguinte, o objectivo é proporcionar
indicações gerais quanto aos níveis de emissão e consumo
que possam ser considerados como ponto de referência
adequado que oriente a determinação das condições de
licenciamento baseadas nas MTD ou ao estabelecimento
de disposições vinculativas gerais ao abrigo do nº 8 do
Artigo 9º. Contudo, há que salientar que este documento
não propõe valores-limite de emissão. A determinação
das condições adequadas de licenciamento implicará a
consideração de factores locais específicos, tais como as
características técnicas das instalações em causa, a sua
localização geográfica e as condições ambientais locais.
No caso das instalações existentes, também deverá ser
considerada a viabilidade económica e técnica da sua eventual modernização. Mesmo o próprio objectivo de garantir
um elevado nível de protecção do ambiente no seu todo
envolverá com frequência a ponderação de soluções de
compromisso entre diferentes tipos de impacto ambiental,
que serão muitas vezes influenciados por considerações de
ordem local.
Embora se tente aqui abordar algumas destas questões,
não é possível considerá-las cabalmente neste documento.
Deste modo, as técnicas e os níveis apresentados no Capítulo 5 não serão necessariamente adequados a todas as
instalações. Por outro lado, a obrigação de garantir um nível
elevado de protecção ambiental, incluindo a minimização
da poluição a longa distância ou transfronteiras, implica que
as condições de licenciamento não possam ser definidas
meramente com base em considerações de ordem local.
Em consequência, é da maior importância que a informação
contida neste documento seja inteiramente tida em consideração pelas autoridades licenciadoras.
Dado que as melhores técnicas disponíveis variam com o
tempo, este documento será revisto e actualizado sempre
que haja necessidade. Qualquer comentário ou sugestão
deve ser endereçado ao Gabinete Europeu de IPPC, Instituto
de Estudos de Tecnologia Prospectiva:
Edificio Expo, c/ Inca Garcilaso, s/n,
E-41092 Sevilha, Espanha
Telefone: +34 95 4488 284
Fax: +34 95 4488 426
Correio electrónico: [email protected]
Internet: http://eippcb.jrc.es
ÍNDICE
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
RESUMO
PREFÁCIO
ÂMBITO
1. Informação Geral sobre o Fabrico de produtos Cerâmicos
1.1 Origens históricas
1.2 Características dos produtos cerâmicos
1.3 Distribuição geográfica e considerações gerais de ordem económica
1.4 Aspectos ambientais relevantes
1.5 Subsectores da indústria cerâmica
1.5.1 Tijolos e telhas
1.5.2 Tubos de grés
1.5.3 Produtos refractários
1.5.4 Agregados de argila expandida
1.5.5 Azulejos e ladrilhos
1.5.6 Louça utilitária e decorativa
1.5.7 Louça sanitária
1.5.8 Cerâmicas técnicas
1.5.9 Abrasivos com ligante inorgânico
2. Processos e écnicas aplicados no fabrico de produtos cerâmicos
2.1 Matérias-primas
2.2 Descrição geral do processo de produção
2.2.1 Armazenamento e transporte de matérias-primas
2.2.2 Preparação das matérias-primas
2.2.2.1 Pré-secagem
2.2.2.2 Pré-mistura
2.2.2.3 Desagregação/ maturação
2.2.2.4 Moagem primária e secundária e peneiração
2.2.2.5 Moagem por via seca ou húmida
2.2.2.6 Peneiração a seco/ separação pneumática
2.2.2.7 Secagem por atomização
2.2.2.8 Calcinação
2.2.2.9 Materiais de base sintéticos
2.2.2.10 Fritas e vidrados, preparação do vidrado
2.2.3 Mistura dos componentes
2.2.3.1 Geral
2.2.3.2 Misturadores contínuos
2.2.3.3 Misturador de composição
2.2.4 Conformação dos produtos
2.2.4.1 Geral
2.2.4.2 Prensagem
2.2.4.2.1 Prensagem mecânica
2.2.4.2.2 Prensagem hidráulica
2.2.4.2.3 Prensagem por impacto
2.2.4.2.4 Prensagem por fricção
2.2.4.2.5 rensagem isostática
2.2.4.3 Extrusão
2.2.4.4 Moldagem
2.2.4.5 Enchimento
2.2.4.6 Conformação por fusão
2.2.5 Secagem dos produtos cerâmicos
2.2.5.1 Geral
2.2.5.2 Secador de pavimento aquecido
5
7
15
17
18
18
19
19
20
21
22
22
23
23
25
25
25
26
28
30
30
31
31
31
31
31
32
32
32
32
32
33
33
33
33
33
34
34
34
34
34
34
34
34
35
35
35
35
35
35
35
36
2.2.5.3
2.2.5.4
2.2.5.5
2.2.5.6
2.2.5.7
2.2.5.8
2.2.6
2.2.6.1
2.2.6.2
2.2.6.3
2.2.7
2.2.7.1
2.2.7.2
2.2.7.3
2.2.7.4
2.2.7.4.1
2.2.7.4.2
2.2.7.4.3
2.2.7.4.4
2.2.7.5
2.2.7.6
2.2.7.7
2.2.7.8
2.2.8
2.2.8.1
2.2.8.1.1
2.2.8.1.2
2.2.8.1.3
2.2.8.1.4
2.2.8.2
2.2.8.3
2.2.8.4
2.2.9
2.2.9.1
2.2.9.2
2.2.9.3
2.2.9.4
2.2.9.5
2.2.9.6
2.2.10
2.2.11
2.2.12
2.2.13
2.3
2.3.1
2.3.1.1
2.3.1.2
2.3.1.3
2.3.1.4
Secadores2de câmaras (intermitentes)
Secadores de túnel (contínuos)
Secadores de prateleiras verticais
Secadores de rolos horizontais de vários andares
Secadores desumidificadores
Secadores a infravermelhos e microondas
Tratamento da superfície e decoração dos produtos cerâmicos
Texturização dos produtos cerâmicos
Revestimentos aplicados
Vidragem, engobagem e outras técnicas decorativas
Cozedura
Objectivos da cozedura
Alterações físico-químicas durante a cozedura
Fornos intermitentes (periódicos)
Fornos contínuos
Fornos de câmara (Hoffmann)
Fornos de túnel
Fornos de rolos
Fornos de placas deslizantes
Cozedura em pilha
Fornos rotativos
Leitos fluidificados
Recuperação de calor durante o arrefecimento
Tratamento subsequente (acabamento do produto)
Rectificação (rectificação, perfuração, serragem)
Rectificação a húmido
Rectificação a seco
Perfuração
Serragem
Polimento
Enriquecimento com carbono (produtos refractários)
Acabamento de tijolos face-à-vista
Materiais auxiliares adicionais
Materiais para juntas (tubos)
Silicones/produtos hidrófugos
Materiais de isolamento
Revestimento (tijolos refractários)
Adesivos
Montagem final
Escolha, embalagem e armazenamento
Instalações de abastecimento e eliminação
(tratamento dos efluentes gasosos e tratamento
de águas residuais de processo)
Reciclagem na indústria cerâmica
Organigrama geral com as diferentes vias de transformação
Descrição das técnicas de fabrico
de produtos cerâmicos por subsector
Tijolos e telhas
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem, vidragem e engobagem
36
36
36
36
37
37
37
37
37
37
38
38
38
39
39
39
39
40
40
40
41
41
41
41
41
41
41
41
41
42
42
42
42
42
42
42
42
43
43
43
43
43
44
45
45
46
48
49
49
10
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
2.3.1.5
2.3.1.6
2.3.1.7
2.3.2
2.3.2.1
2.3.2.2
2.3.2.3
2.3.2.4
2.3.2.5
2.3.2.6
2.3.2.7
2.3.3
2.3.3.1
2.3.3.2
2.3.3.3
2.3.3.4
2.3.3.5
2.3.3.6
2.3.3.7
2.3.3.8
2.3.4
2.3.4.1
2.3.4.2
2.3.4.2.1
2.3.4.2.2
2.3.4.2.3
2.3.4.2.4
2.3.4.3
2.3.5
2.3.5.1
2.3.5.2
2.3.5.3
2.3.5.4
2.3.5.5
2.3.5.6
2.3.5.7
2.3.6
2.3.6.1
2.3.6.2
2.3.6.3
2.3.6.4
2.3.6.5
2.3.6.6
2.3.6.7
2.3.7
2.3.7.1
2.3.7.2
2.3.7.3
2.3.7.4
2.3.7.5
2.3.7.6
2.3.7.7
2.3.8
2.3.8.1
2.3.8.2
2.3.8.3
2.3.8.4
2.3.8.5
2.3.8.6
2.3.8.7
2.3.8.8
Cozedura 2
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de tijolos e telhas
Tubos de grés
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem e vidragem
Cozedura
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de tubos de grés
Produtos refractários
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem
Cozedura
Tratamento subsequente
Procedimentos especiais
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de produtos refractários
Agregados de argila expandida
Matérias-primas, aditivos e agentes auxiliares
Sistema geral e tecnologia do processo
Conformação
Tecnologia do processo térmico
Reacção química durante a dilatação
Passagem pelo crivo e moagem subsequentes
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de agregados de argila expandida
Azulejos e ladrilhos
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem
Cozedura e vidragem
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de azulejos e ladrilhos
Louça utilitária e decorativa
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem
Cozedura, vidragem e decoração
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de cerâmica doméstica
Louça sanitária
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem e vidragem
Cozedura
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de louça sanitária
Cerâmicas técnicas
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas 2
Conformação
Rectificação
Vidragem, engobagem e metalização
Secagem, eliminação por combustão e pré-cozedura
Cozedura/sinterização
Tratamento subsequente
49
51
51
52
53
54
54
54
54
55
55
55
56
57
57
57
58
59
59
59
59
60
61
61
62
62
62
63
63
64
64
65
65
65
66
66
67
67
68
69
69
69
71
72
72
73
73
73
73
74
74
74
75
76
76
77
78
79
80
80
81
2.3.8.9
2.3.9
2.3.9.1
2.3.9.2
2.3.9.3
2.3.9.4
2.3.9.5
2.3.9.6
2.3.9.7
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de cerâmica técnica 2
Abrasivos com ligante inorgânico
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem
Cozedura
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de abrasivos
com ligante inorgânico
3. Níveis actuais de emissões e consumos
3.1 Emissões – considerações gerais
3.1.1 Emissões atmosféricas
3.1.1.1 Poeiras (partículas)
3.1.1.2 Emissões gasosas
3.1.1.2.1 Dióxido de enxofre e outros compostos sulfurados
3.1.1.2.2 Óxidos de azoto e outros compostos azotados
3.1.1.2.3 Monóxido de carbono (e dióxido de carbono)
3.1.1.2.4 Compostos orgânicos voláteis (COV)
3.1.1.2.5 Metais e seus compostos
3.1.1.2.6 Cloro e seus compostos
3.1.1.2.7 Flúor e seus compostos
3.1.2 Emissões para a água
3.1.3 Perdas/resíduos de processo
3.1.4 Emissão de ruído
3.1.5 Possíveis fontes de emissões no processo
3.2 Consumo – considerações gerais
3.2.1 Consumo de energia
3.2.2 Consumo de água
3.2.3 Consumo de matérias-primas
3.3 Apresentação de dados sobre emissões e consumos
3.3.1 Tijolos e telhas
3.3.1.1 Dados relativos às emissões
3.3.1.2 Dados relativos ao consumo
3.3.2 Tubos de grés
3.3.2.1 Dados relativos a emissões
3.3.2.2 Dados relativos a consumos
3.3.3 Produtos refractários
3.3.3.1 Dados relativos a emissões
3.3.3.2 Dados relativos a consumo
3.3.4 Agregados de argila expandida
3.3.4.1 Dados relativos a emissões
3.3.4.2 Dados relativos a consumo
3.3.5 Azulejos e ladrilhos
3.3.5.1 Dados relativos a emissões
3.3.5.2 Dados relativos a consumo
3.3.6 Louça utilitária e decorativa
3.3.6.1 Dados relativos a emissões 2
3.3.6.2 Dados relativos a consumo
3.3.7 Louça Sanitária
3.3.7.1 Dados relativos a emissões
3.3.7.2 Dados relativos a consumo
3.3.8 Cerâmica técnica
3.3.8.1 Dados relativos a emissões
3.3.8.2 Dados relativos a consumo
3.3.9 Ligantes abrasivos inorgânicos
3.3.9.1 Dados relativos a emissões
3.3.9.2 Dados relativos a consumo
4. Técnicas a ter em consideração na determinação
das mtd no fabrico de produtos cerâmicos
4.1 Redução do consumo de energia (eficiência energética)
81
82
82
83
83
83
83
83
84
87
88
88
88
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88
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88
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88
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89
89
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90
90
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92
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92
92
92
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100
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102
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104
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107
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111
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115
115
117
119
119
121
121
121
122
124
127
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.3.1
4.2.3.2
4.2.3.3
4.2.3.4
4.2.3.5
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.3.1
4.3.3.2
4.3.3.3
4.3.3.4
4.3.4
4.3.4.1
4.3.4.2
4.3.4.3
4.3.4.4
4.3.4.5
4.3.4.6
4.3.5
4.3.5.1
4.3.5.2
4.3.6
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.4.5
4.4.5.1
4.4.5.2
4.5
4.5.1
4.5.1.1
4.5.1.2
4.5.2
4.5.2.1
4.5.2.2
Melhorar a concepção dos fornos e secadores 2
Recuperação do calor em excesso dos fornos
Instalações de co-geração/produção combinada
de calor e electricidade
Substituição de fuelóleo pesado e de combustíveis sólidos
por combustíveis com baixos níveis de emissões
Alteração dos corpos cerâmicos
Emissões de poeiras (partículas)
Medidas aplicáveis às operações que produzem poeiras
Medidas aplicáveis às zonas de armazenagem a granel
Sistemas de separação/filtração
Separadores centrífugos
Filtros de mangas
Filtros laminares sinterizados
Separadores por via húmida de partículas
Precipitadores electrostáticos (PE)
Compostos gasosos
Redução da entrada dos precursores dos poluentes
Utilização de aditivos ricos em cálcio
Optimização dos processos
Técnicas de optimização das curvas de cozedura
Redução dos níveis de vapor de água dos gases dos fornos
Combustão interna dos gases de carbonização
Queimadores de baixas emissões de NOx
Instalações de depuração - sorção (adsorventes, absorventes)
Colunas de adsorção em cascata
Sistemas de adsorção modular
Tratamento por via seca de efluentes gasosos com um filtro
(filtro de mangas ou precipitador electrostático)
Tratamento a húmido dos efluentes gasosos
Filtros de carvão activado
Depuradores biológicos
Pós-combustão
Pós-combustão térmica
Pós-combustão catalítica
Exemplos de parâmetros de funcionamento, de eficácia, consumos
e custos para diversas técnicas de lavagem dos efluentes gasosos
Águas residuais de processo
Utilização de água como matéria-prima
Utilização de água como veículo de permutação de calor
Utilização de água como agente de tratamento
Utilização de água como agente de limpeza
Objectivos e soluções para a redução das águas residuais
de processo (emissões e consumo)
Optimização dos processos
Sistemas de tratamento das águas residuais de processo
Perdas de processo/resíduos
Lamas resultantes do fabrico de produtos cerâmicos
Sistemas de reciclagem de lamas
Reutilização de lamas noutros produtos
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Considerações gerais relativas à reutilização das perdas de processo
sólidas como matérias-primas
Considerações gerais sobre moldes de gesso, auxiliares
de cozedura e peças partidas – evitar/substituir/reduzir
Considerações gerais relativas ao ruído
Instrumentos de gestão ambiental
4.6
4.7
5. Melhores técnicas disponíveis para o fabrico de cerâmica
5.1 Melhores Técnicas Disponíveis Genéricas
5.1.1 Gestão ambiental
5.1.2 Consumo de energia
127
128
129
5.1.3
5.1.3.1
5.1.3.2
130
5.1.3.3
5.1.3.4
131
132
132
133
134
134
134
136
137
138
139
139
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142
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145
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150
152
152
152
152
154
155
158
158
158
158
158
158
158
159
161
161
161
163
163
163
164
165
165
175
177
177
179
5.1.4
5.1.4.1
5.1.4.2
Emissão de poeiras 2
Emissões difusas de poeiras
Emissões pontuais de poeiras resultantes
de operações com elevadas emissões de poeiras
Emissões de poeiras resultantes de processos de secagem
Emissões de poeiras resultantes dos processos
de cozedura nos fornos
Compostos gasosos
Medidas/técnicas primárias
Medidas/técnicas secundárias e em combinação com as
medidas/técnicas primárias
Águas residuais de processo (emissões e consumos)
Lamas
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Ruído
Melhores Técnicas Disponíveis específicas por sector
Tijolos e telhas
Compostos gasosos/medidas/técnicas primárias
Compostos orgânicos voláteis
Tubos de grés
Emissões pontuais de poeiras
Produtos refractários
Compostos orgânicos voláteis
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Agregados de argila expandida
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas primárias
Azulejos e ladrilhos
Emissões pontuais de poeiras
Emissões de poeiras dos processos de cozedura nos fornos
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Reutilização de águas residuais de processo
Reutilização de lamas
Louça de mesa e louça ornamental (cerâmica doméstica)
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Reutilização de águas residuais de processo
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Louças sanitárias
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Reutilização de águas residuais de processo
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Cerâmicas técnicas
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Compostos orgânicos voláteis
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Abrasivos com ligante inorgânico
Compostos orgânicos voláteis
5.1.5
5.1.6
5.1.7
5.1.8
5.2
5.2.1
5.2.1.1
5.2.1.2
5.2.2
5.2.2.1
5.2.3
5.2.3.1
5.2.3.2
5.2.4
5.2.4.1
5.2.4.2
5.2.5
5.2.5.1
5.2.5.2
5.2.5.3
5.2.5.4
5.2.5.5
5.2.6
5.2.6.1
5.2.6.2
5.2.6.3
5.2.6.4
5.2.7
5.2.7.1
5.2.7.2
5.2.7.3
5.2.7.4
5.2.8
5.2.8.1
5.2.8.2
5.2.8.3
5.2.8.4
5.2.9
5.2.9.1
6. Técnicas emergentes para o fabrico de cerâmica
6.1 Queimadores de tubo radiante
6.2 Cozedura e secagem assistidas por microondas
6.3 Novo tipo de sistema de secagem para produtos refractários
6.4 Gestão avançada das águas residuais de processo,
6.5
com recuperação integrada dos vidrados
Vidragem sem chumbo de porcelana
de mesa de alta qualidade
7. OBSERVAÇÕES FINAIS
8. BIBLIOGRAFIA
9. GLOSSÁRIO
179
179
179
179
179
180
180
180
181
181
181
182
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182
182
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183
183
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184
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185
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186
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186
189
190
190
191
192
194
197
203
207
11
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
12
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 :
Figura 2.1 :
Figura 2.2 :
Figura 2.3 :
Figura 2.4 :
Figura 2.5 :
Figura 2.6 :
Figura 2.7 :
Figura 2.8 :
Figura 2.9 :
Figura 2.10 :
Figura 2.11 :
Figura 2.12 :
Figura 2.13 :
Figura 2.14:
Figura 2.15 :
Figura 2.16 :
Figura 2.17 :
Figura 2.18 :
Figura 2.19 :
Figura 2.20 :
Figura 2.21 :
Figura 2.22 :
Figura 2.23 :
Figura 2.24 :
Figura 2.25 :
Figura 2.26 :
Figura 2.27 :
Figura 2.28 :
Figura 2.29 :
Figura 2.30 :
Figura 3.1 :
Figura 3.2 :
Figura 3.3 :
Figura 3.4 :
Figura 3.5 :
Figura 3.6 :
Figura 3.7 :
Figura 3.8 :
Figura 4.1 :
Figura 4.2 :
Figura 4.3 :
Figura 4.4 :
Figura 4.5 :
Figura 4.6 :
Figura 4.7 :
Figura 4.9 :
Figura 4.10 :
Figura 4.11 :
Figura 4.12 :
Figura 4.13 :
Figura 4.14 :
Figura 4.15 :
Figura 4.16 :
Figura 4.17 :
Etapas do fabrico de produtos cerâmicos?
Gamas das temperaturas de maturação industrial em diferentes conjuntos de produtos
Corte transversal de um forno intermitente
Esquema de um forno de túnel
Corte transversal de um forno de túnel com vagão
Corte transversal de um forno de rolos
Organigrama geral do processo, com as diferentes vias de transformação
Esquema do fabrico de telhas prensadas
Esquema da preparação de tijolos extrudidos durante o fabrico de tijolos de alvenaria
Distribuição do teor em fluoreto de argila italiana
Distribuição do teor em cloro de argila italiana
Distribuição do teor em enxofre de argila italiana
Teor em enxofre das matérias-primas
Fluxo de entradas e saídas durante o processo de tijolos e telhas
Esquema do fabrico das condutas de argila vitrificada
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico das condutas de argila vitrificada
Esquema do fabrico de tijolos básicos com teor em ferro-crómio
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de produtos refractários
Esquema do fabrico dos granulados de argila expandida
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de granulados de argila expandida
Esquema do fabrico dos azulejos e ladrilhos
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de azulejos e azulejos
Esquema do fabrico de porcelana de mesa
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico das cerâmicas domésticas
Esquema do fabrico de loiças sanitárias
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de loiças sanitárias
Esquema do processo de fabrico de isolantes eléctricos
Esquema do processo de fabrico de catalisadores cerâmicos
Usinage vert, blanc et dur no fabrico de cerâmicas técnicas
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de cerâmicas técnicas
Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de abrasivos com ligante inorgânico
Distribuição do fluoreto libertado na indústria de tijolos e telhas italiana
Distribuição do cloro libertado na indústria de tijolos e telhas italiana
Emissões de SOx na Alemanha, no Reino Unido e na Bélgica
Exemplo do fluxo de massa no fabrico de tijolos de alvenaria
Exemplo do fluxo de massa no fabrico de condutas de argila vitrificada
Exemplo do fluxo de massa no fabrico de tijolos em crómio-périclase
Exemplo do fluxo de massa no fabrico de loiças domésticas
Exemplo do fluxo de massa no fabrico de loiças sanitárias
Esquema de um exemplo de sistema misto de recuperação de calor
Esquema da produção de ar quente através de um motor a gás de co-produção
Esquema de um filtro de mangas com regeneração por impulsão de pressão
Exemplos de custo de investimento incluídos nos custos anuais das fábricas de filtros, excepto a instalação e os filtros de mangas
Esquema de um filtro rígido de lâminas
Gamas de temperatura de um exemplo de curva de temperatura na libertação de poluentes durante a cozedura de tijolos
Esquema da combustão interna dos Efluentes gasosos
Esquema do processo de um adosorvente de leito tipo cascata com tambor de lascamento
Esquema de um sistema de adsorção modular alveolar
Esquema da depuração a seco de Efluentes gasosos com um filtro de mangas
Esquema da depuração a seco de Efluentes gasosos com um precipitador eletrostático
Ilustração de uma unidade de depuração em fase húmida de Efluentes gasosos
Esquema de um sistema de pós-combustão térmica no interior de um termoreactor (sistema com três câmaras)
Percurso do gás de combustã num sistema de pós-combustão térmica externa
Esquema de uma estação de tratamento das águas residuais de processo
Esquema de uma instalação de reciclagem de lamas
18
38
39
40
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40
44
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45
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47
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147
148
149
150
153
153
160
162
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 :
Tabela 1.2 :
Tabela 1.3 :
Tabela 1.4 :
Tabela 1.5 :
Tabela 1.6 :
Tabela 1.7 :
Tabela 1.8 :
Tabela 2.1 :
Tabela 2.2 :
Tabela 2.3 :
Tabela 2.4 :
Tabela 2.5 :
Tabela 2.6 :
Tabela 2.7 :
Tabela 2.8 :
Tabela 2.9 :
Tabela 2.10 :
Tabela 2.11 :
Tabela 2.12 :
Tabela 2.13 :
Tabela 2.14 :
Tabela 2.15 :
Tabela 2.16 :
Tabela 2.17 :
Tabela 2.18 :
Tabela 2.19 :
Tabela 2.20 :
Tabela 2.21 :
Tabela 2.22 :
Tabela 2.23 :
Tabela 2.24 :
Tabela 3.1 :
Tabela 3.2 :
Tabela 3.3 :
Tabela 3.4 :
Tabela 3.5 :
Tabela 3.6 :
Tabela 3.7 :
Tabela 3.8 :
Tabela 3.9 :
Tabela 3.10 :
Tabela 3.11 :
Tabela 3.12 :
Tabela 3.13 :
Tabela 3.14 :
Tabela 3.15 :
Tabela 3.16 :
Tabela 3.17 :
Tabela 3.18 :
Tabela 3.19 :
Tabela 3.20 :
Tabela 3.20 :
Tabela 3.21 :
Tabela 3.22 :
Valores de produção, vendas e mão de obra no sector da indústria cerâmica?
Consumo específico de energia na indústria cerâmica europeia
Quantidade de combustível utilzado na Alemanha em 1998
A indústria das condutas de argila vitrificada na Europa
Fabrico de produtos refractários na UE-15 em 2001/2002
Classificação simplificada de tijolos de cerâmica
Consumo de energia por Estado-membro (consumo específico de energia em TJ por 1000 toneladas produzidas)
Volume da produção de loiças de mesa e loiças ornamenentais
Gamas de composição química e mineralógica das matérias-primas argilosas utilizadas na indústria do tijolo e da telha em
diferentes países europeus
Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel
Comparação entre os fornos de túnel clássicos e os métodos de cozedura rápida (telhas)
Parâmetros de funcionamento de cozedura rápida
Composição mineral da argila no fabrico de condutas de argila vitrificada
Composição química da argila no fabrico de condutas de argila vitrificada
Gama dos parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel
Óxidos mais utilizados nas operações de fusão/fundição
Parâmetros do funcionamento periódico dos secadores (secadores de câmara)
Parâmetros de funcionamento de dois secadores de túnel e um secador climatizado
Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel utilizados na indústria refractária
Parâmetros de funcionamento dos fornos intermitentes
Exemplos de aditivos e agentes auxiliares que favorecem a dilatação
Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel e dos fornos de rolos
Gamas normais da composição química das matérias-primas utilizadas no fabrico de cerâmica doméstica
Gamas normais da composição química das matérias-primas utilizadas no fabrico de cerâmica doméstica
Parâmetros de funcionamento de um forno intermitente
Parâmetros defuncionamento dos fornos de túnel
Parâmetros de funcionamento de decoração sobre vidrado
Parâmetros de funcionamento da decoração ao grande fogo e sob vidrado
Parâmetros de funcionamento periódica dos secadores (secadores de câmara)
Parâmetros de funcionamneto dos fornos de túnel
Parâmetros de funcionamento dos fornos intermitentes
Temperaturas de sinterização dos materiais utilizados em cerâmicas técnicas
Síntese de possíveis fontes de emissão e percursos de emissão na indústria cerâmica
Gamas de emissão de gás de combustão em estado bruto resultante do processo de cozedura de tijolos e telhas
Parâmetros de funcionamento do gás bruto com váríos combustíveis
Valores do gás bruto com vários agentes formadores de poros
Concentrações médias de gás puro (blocos de argila porosos) e respectivos factores de emissão
Concentrações de gás puro nas fábricas de tijolos de alvenaria
Concentrações de gás puro nas fábricas de tijolos face-à-vista e nas fábricas de telha
Valores das emissões de gás bruto e de gás depurador no fabrico de blocos de argila
Valores das emissões de gás bruto e de gás depurado no fabrico de tijolos face-à-vista
Parâmetros de energia consumida nas instalações de fabrico de tijolos e telhas por cada tonelada de produto
Consumo específico de energia na indústria de tijolos e telhas
Concentração máxima de gás depurado no fabrico de condutas de argila vitrificada
Consumo específico de energia no fabrico de condutas em argila vitrificada
Valores do gás bruto em diferentes produtos refractários
Emissões provenientes dos fornos para produtos refractários não-básicos
Valores de gás bruto utilizado em processos especiais
Parâmetros de consumo de energia por kg de produto durante fabrico de tijolos refractários de magnésia
Gamas dos valores de emissão de poeiras resultante da trituração primária a jusante de um filtro de tecido
Gamas dos valores reais de emissão resultantes de moagem a jusante do respectivo sistema de filtragem
Gamas dos valores de emissão resultantes da granulação a jusante de um filtro de tecido
Gamas de valores de emissão resultante do processo de cozedura a jusante do respectivo sistema de filtragem.
Valores de emissão de poeiras de unidades de peneiração
13
19
20
20
22
23
24
24
25
46
50
50
50
53
53
54
56
57
58
58
58
61
65
68
68
70
70
71
71
73
74
74
80
91
93
94
94
95
95
96
96
97
99
99
100
101
102
102
102
103
105
105
105
105
105
106
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
14
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.23 :
Tabela 3.24 :
Tabela 3.25 :
Tabela 3.26 :
Tabela 3.27 :
Tabela 3.28 :
Tabela 3.29 :
Tabela 3.30 :
Tabela 3.31 :
Tabela 3.32 :
Tabela 3.33 :
Tabela 3.34 :
Tabela 3.35 :
Tabela 3.36 :
Tabela 3.37 :
Tabela 3.38 :
Tabela 3.39 :
Tabela 3.40 :
Tabela 3.41 :
Tabela 3.42 :
Tabela 3.43 :
Tabela 3.44 :
Tabela 3.45 :
Tabela 3.47 :
Tabela 3.48 :
Tabela 3.49 :
Tabela 3.50 :
Tabela 3.51 :
Tabela 3.52 :
Tabela 3.53 :
Tabela 3.54 :
Tabela 3.55 :
Tabela 3.56 :
Tabela 4.1 :
Tabela 4.2 :
Tabela 4.3 :
Tabela 4.4 :
Tabela 4.5 :
Tabela 4.6 :
Tabela 4.7 :
Tabela 4.8 :
Tabela 5.1 :
Tabela 5.2 :
Tabela 7.1 :
Valores de resíduos de depuradores por via húmida
Mistura de matérias-primas na produção de agregados de argila expandidos
Parâmetros de funcionamento e valores de gás bruto das unidades de secagem por pulverização
Parâmetros de funcionamento e valores de gás bruto dos secadores de câmara
Parâmetros de funcionamento e valores de gás bruto durante o processo de cozedura
Emissões gasosas resultantes das várias fases do processo de fabrico de ladrilhos e telhas. Factores de emissão
de poluentes em emissões não-controladas (NC) e controladas (C)
Análise química das águas residuais de processo
Gamas dos principais componentes químicos da lama (fabrico de ladrilhos e azulejos)
Exemplos de necessidades específicas de energia de diferentes fornos
Comparação do consumo específico de energia térmica e energia eléctrica em cada etapa do processo
Parâmetros de funcionamento e valores de emissão de poeiras de gás depurado de um secador por pulverização
Valores de gás puro e parâmetros de funcionamento do processo de cozedura de cerâmica doméstica
Valores de gás bruto e gás depurado de um processo de cozedura de cerâmica doméstica
Sistemas de pigmentação cerâmica utilizada nas cores de decoração
Concetração de metais pesados no gás bruto utilizado na cozedura da decoração
Análise das águas residuais de processo de uma fábrica de loiças de porcelana
Análise das águas residuais de processo de uma fábrica de cerâmica doméstica
Parâmetros de consumo de energia eléctrica e energia térmica de uma fábrica de loiças de mesa de porcelana
Exemplos da composição de gás bruto e gás depurado libertados por um forno de túnel
Concentração de gás puro em fornos de túnel e fornos intermitentes
Exemplos de concentração de gás depurado de duas fábricas de loiças sanitárias
Concentração de poluentes em águas residuais de processo purificadas
Parâmetros de funcionamento e débito de diferentes fornos
Concentrações de gás bruto durante a cozedura de isolantes eléctricos
Concentrações de gás de combustão de um forno de túnel durante o processo de cozedura de isolantes eléctricos
Concentrações em águas residuais de processo purificadas provenientes de uma fábrica de isolantes eléctricos
Concentrações em águas residuais de processo provenientes de uma fábrica de isolantes eléctricos
Concentrações em águas residuais de processo purificadas provenientes de uma fábrica de produtos piezocerâmicos
Parâmetros de consumo de energia de duas fábricas de electroporcelana
Composição das matérias-primas utilizadas no fabrico de electroporcelana
Exemplos de valores de gás de combustão em três fábricas onde são produzidos abrasivos com ligante inorgânico
Síntese do consumo global de energia de três fábricas de abrasivos com ligante inorgânico
Parâmetros de consumo de matérias-primas de três fábricas de abrasivos com ligante inorgânico
Informação discriminada para cada técnica descrita neste capítulo
Exemplos das temperaturas a que resistem e dos custos dos filtros de mangas
Exemplos dos parâmetros de funcionamento para a remoção de poeiras com filtros de tecido
Dados relativos ao funcionamento e aos custos dos precipitadores electrostáticos
Parâmetros técnicos, dados sobre a eficácia, os consumos e os custos para diversas técnicas de lavagem dos efluentes gasosos
Eficácia das reduções relativamente à dependência do teor de enxofre na argila
Custos relativamente à redução de poeiras e de compostos inorgânicos e orgânicos gasosos através de diferentes técnicas de redução
Taxas de reciclagem atingíveis nas águas residuais de processo em diferentes sectores da indústria cerâmica
Nível das emissões associado à MTD para os compostos gasosos inorgânicos provenientes
do gás de combustão utilizado nos fornos de cozedura
Nível das emissões de poluentes associado à MTD durante a descarga de águas residuais
Calendarização do processo de trabalho do BREF relativo ao fabrico de produtos cerâmicos
106
106
107
108
108
109
109
110
110
110
111
111
112
112
112
113
114
115
116
116
116
117
118
118
119
120
120
120
121
121
122
122
123
126
135
135
138
155
155
157
159
180
181
198
ÂMBITO
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O presente documento abrange as actividades industriais especificadas na secção 3.5 do anexo I da Directiva 96/61/CE:
“3.5. Instalações de fabrico de produtos cerâmicos por cozedura, nomeadamente telhas, tijolos, refractários, ladrilhos, produtos
de grés ou porcelanas, com uma capacidade de produção superior a 75 toneladas por dia, e/ou uma capacidade de forno superior
a 4 m³ e uma densidade de carga enforna por forno superior a 300 kg/m³”.
Para efeitos do presente documento, as actividades industriais abrangidas por esta descrição serão referidas como «a indústria
cerâmica».
Os vários sub-sectores da indústria cerâmica integram um amplo leque de matérias-primas e de técnicas de fabrico, mas todos
envolvem a selecção de argilas e de outros materiais, sobretudo inorgânicos, que são sujeitos a transformação, secagem e cozedura. Os principais sub-sectores baseados nos produtos de cerâmica fabricados (produtos cerâmicos) são:
— azulejos e ladrilhos
— tijolos e telhas
— louça utilitária e decorativa (cerâmica doméstica e ornamental)
— produtos refractários
— louça sanitária
— cerâmicas técnicas
— tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
— agregados de argila expandida
— abrasivos com ligante inorgânico
O documento abrange, para além das actividades básicas de fabrico, as actividades directamente associadas que possam ter
efeitos sobre as emissões ou sobre a poluição. Assim, são tratadas actividades que vão da preparação das matérias-primas à
expedição dos produtos acabados. Certas actividades, como a extracção das matérias-primas, não estão abrangidas, porque não
se considera que estejam directamente associadas à actividade primária. Por exemplo, não é tratada a extracção de matériasprimas. As actividades abrangidas são:
— selecção e preparação de matérias-primas – sobretudo à base de argilas e/ou outros minerais inorgânicos
— conformação do material – normalmente a partir de matérias-primas no estado plástico
— secagem do material e eventual vidragem
— cozedura
— subsequente tratamento e embalagem.
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de Tecnologia Prospectiva
1. Informação Geral
sobre o Fabrico
de Produtos Cerâmicos
1.1 Origens históricas
1.2 Características dos produtos cerâmicos
1.3 Distribuição geográfica e considerações gerais de ordem
económica
1.4 Aspectos ambientais relevantes
1.5 Subsectores da indústria cerâmica
1.5.1 Tijolos e telhas
1.5.2 Tubos de grés
1.5.3 Produtos refractários
1.5.4 Agregados de argila expandida
1.5.5 Azulejos e ladrilhos
1.5.6 Louça utilitária e decorativa
1.5.7 Louça sanitária
1.5.8 Cerâmicas técnicas
1.5.9 Abrasivos com ligante inorgânico
18
18
19
19
20
21
22
22
23
23
25
25
25
26
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1.1 Origens históricas
O termo «produtos cerâmicos» deriva do grego «keramos», que significa «terra queimada» e é utilizado para descrever materiais
da indústria de loiça. Pesquisas recentes mostram que a transformação da argila teve início por volta de 19 000 AC. Os achados
mais antigos de loiça no sul do Japão datam de 8000 AC a 9000 AC. Já em 4000 AC se utilizavam tijolos cozidos para a construção de torres de templos, palácios e fortificações. Há mais de 2000 anos, os Romanos disseminaram a técnica do fabrico do tijolo
por grandes zonas da Europa. No Egipto, em 2600 AC, utilizavam-se placas cerâmicas vidradas como decoração de paredes de
pirâmides e, na China, a arte do fabrico da porcelana é conhecida desde 1000 AC.
1.2 Características dos produtos cerâmicos
Em geral, o termo «cerâmica» (produtos cerâmicos) é utilizado para materiais inorgânicos (eventualmente com algum conteúdo
orgânico), constituídos por compostos não-metálicos e estabilizados por um processo de cozedura em fornos. Para além dos
materiais à base de argila, a cerâmica moderna inclui uma grande variedade de produtos com uma pequena fracção de argila ou
mesmo sem argila. Os produtos cerâmicos podem ser vidrados ou não vidrados, porosos ou vitrificados.
A cozedura dos corpos cerâmicos induz uma transformação dos minerais constituintes, função do tempo e da temperatura de
aquecimento, que resulta geralmente numa mistura de novos minerais, com fases vítreas. As propriedades características dos
produtos cerâmicos são, nomeadamente, a elevada resistência mecânica, a resistência ao desgaste, uma vida útil longa, a inércia
química e ausência de toxicidade, a resistência ao calor e à chama, a resistência eléctrica (geralmente) e, por vezes, também
uma porosidade específica.
As principais etapas do fabrico de produtos cerâmicos são, na sua maioria, independentes dos materiais utilizados e do produto
final. A figura que se segue representa esquematicamente o processo típico e instalações de abastecimento e tratamento de
resíduos eventuais ou necessárias. O processo é constituído pelas etapas: extracção das matérias-primas e transporte para a
fábrica de produtos cerâmicos (nenhuma destas duas etapas é abrangida por este documento), armazenamento de matériasprimas, preparação de matérias-primas, moldagem, secagem, tratamento da superfície, cozedura e tratamento subsequente [23,
TWG Ceramics, 2005].
Extração das matérias-primas e transporte para a fábrica de cerâmica
Energia eléctrica
Agentes auxiliares
Matérias-primas
Água Agentes de sorção
Armazenamento
das matérias-primas
na fábrica de cerâmica
e transporte interno
Preparação
das matérias-primas
Produção
dos moldes
Coloração
Ruído
Moldagem
Tratamento dos
efluentes gasosos,
despoeiramento
Secagem
Emissões
para a atmosfera
Recilagem
Base
Preparação
do vidrado
Fritas
Auxiliares
de cozedura
Resíduos
Tratamento de superfícies
Tratamento
das águas
Armazenamento
de combustíveis
Cozedura
Combustíveis
Re-utilização
na preparação das
matérias-primas
Águas residuais
de processo
Tratamento subsequente
Determinação das MTD
Produto
Figura 1.1 : Etapas do fabrico de produtos cerâmicos
As melhores técnicas disponíveis para a protecção ambiental integrada na indústria cerâmica mencionadas no presente documento relacionam-se com os processos empregues na zona enquadrada.
1.3 Distribuição geográfica e considerações gerais de ordem económica
Existem argilas em muitos locais da Europa, pelo que produtos cerâmicos como os tijolos, que são relativamente baratos mas têm
custos de transporte elevados, devido ao seu peso, são fabricados em praticamente todos os Estados-Membros. As tradições de
construção e considerações ligadas ao património tiveram como resultado a existência de tamanhos unitários diferentes de país
para país. Os produtos mais especializados, que atingem preços mais elevados, tendem a ser produzidos em poucos países, que
dispõem das matérias-primas especiais necessárias e – factor igualmente importante – de uma tradição em termos de competências e de especializações. Por exemplo, uma grande percentagem de ladrilhos cerâmicos é fabricada na Itália e na Espanha,
de loiça de mesa no Reino Unido, Alemanha e França e de condutas de argila vitrificada na Alemanha, Reino Unido, Bélgica e
Países Baixos.
O comércio internacional de azulejos e ladrilhos, produtos refractários, loiça de mesa e loiça ornamental, cerâmica técnica, condutas de argila vitrificada e louças sanitárias é considerável.
A importância da indústria cerâmica em termos de emprego e economia é apresentada na tabela que se segue [20, CERAMEUNIE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Sector da indústria cerâmica
Produção em 2000 UE-15
(em milhões de toneladas)
Vendas em 2003UE-15
(em milhões de Euros)
Mão de Obra em 2003
(x 1000)
25,0
55,0
0,5
4,5
0,5
0,15
0,7
3,0
0,04
10 100
6800
2000
3100
1900
2000
300
300
260
69
50
48
18
25
9
2
2,5
3,1
Azulejos e ladrilhos
Tijolos e telhas
Louças de mesa e louças ornamentais
Produtos refractários
Louças sanitárias
Cerâmicas técnicas
Tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
Agregados de argila expandidos (2002)
Abrasivos com ligante inorgânico (2003)
Tabela 1.1 : Valores de produção, vendas e mão de obra no sector da indústria cerâmica
1.4 Aspectos ambientais relevantes
Em função dos processos específicos de produção, as fábricas de produtos cerâmicos provocam a libertação de emissões
atmosféricas, para o meio aquático e para os solos (resíduos). Por outro lado, o ambiente pode ser afectado por ruído e cheiros
desagradáveis. O tipo e a quantidade de poluição atmosférica, resíduos e águas residuais dependem de distintos parâmetros, por
exemplo, das matérias-primas, auxiliares e combustíveis utilizados e dos métodos de produção:
— emissões atmosféricas: o manuseamento ou transformação de matérias-primas ou o acabamento do produto podem
resultar em emissão de partículas ou poeiras; a combustão de fuelóleo ou de diferentes combustíveis sólidos podem provocar
fuligem. A cozedura ou a secagem por pulverização de produtos cerâmicos liberta emissões gasosas, que podem derivar das
matérias-primas e/ou dos combustíveis empregues. De entre as emissões gasosas, assumem particular importância os óxidos de carbono, os óxidos de azoto, os óxidos de enxofre, compostos inorgânicos fluorados e clorados e compostos orgânicos.
Devido ao uso de substâncias para fins decorativos que contêm metais pesados, ou devido ao uso de fuelóleo pesado como
combustível, pode haver ainda emissão de metais pesados.
— emissões para o meio aquático: estas ocorrem sobretudo durante os processos de fabrico de produtos cerâmicos, mais
especificamente durante o fabrico de produtos cerâmicos tradicionais, e as águas residuais de processo contêm fundamentalmente componentes minerais (partículas insolúveis). Dependendo do método de produção, as águas residuais de processo
contêm também outras matérias inorgânicas, pequenas quantidades de diversas matérias orgânicas e ainda alguns metais
pesados. Além da água de processo, frequentemente limpa e reutilizada em circuitos fechados, também a água de arrefecimento, águas pluviais e águas residuais sanitárias (domésticas) podem contribuir para a emissão de água da fábrica.
— perdas de processo/resíduos: as perdas de processo provenientes do fabrico de produtos cerâmicos consistem sobretudo
nos seguintes materiais:
- diferentes tipos de lamas (lamas provenientes do tratamento das águas residuais de processo, lamas de vidragem, lamas
de gesso, lamas de trituração)
- artigos quebrados ou cacos provenientes de moldagem, secagem, cozedura e material refractário
- poeiras oriundas do tratamento de efluentes gasosos e unidades de despoeiramento
- moldes de gesso usados
- agentes de sorção usados (calcário granular, poeira calcária)
- resíduos de embalagens (plástico, madeira, metal, papel, etc.)
- resíduos sólidos, p. ex., cinzas provenientes da cozedura com combustíveis sólidos.
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Partes das perdas de processo acima mencionadas podem muitas vezes ser recicladas e reutilizadas na fábrica, tendo em conta
as especificações dos produtos e as exigências dos processos. Os materiais que não podem ser reciclados internamente são retirados das fábricas como resíduos e são enviados para reciclagem noutro local ou para tratamento em estações de tratamento.
— consumo de energia/emissões de CO2: todos os sectores da indústria cerâmica envolvem um consumo intensivo de energia, já que uma das partes fundamentais do processo envolve a secagem dos materiais, seguida de cozedura a temperaturas
entre 800 e 2000 ºC. No fabrico de porcelana, a energia é responsável por entre menos de 10% e 18% dos custos totais. No
fabrico de tijolos, a percentagem correspondente a custos energéticos varia entre 17 e 25%, atingindo, no máximo, 30%.
A tabela que se segue representa o consumo específico de energia da indústria cerâmica na Europa [30, TWG Ceramics, 2005]:
Sector
Tijolos e telhas
Azulejos e ladrilhos
Produtos refractários
Louças sanitárias
Tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
Louças de mesa e Louças ornamentais
Cerâmicas técnicas
Unidade
1980
1985
1990
1995
2000
2003
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
2,65
11,78
4,88
26,56
2,45
9,16
4,96
24,214
2,19
6,76
6,51
22,27
5,75
47,56
2,06
5,45
4,91
22,76
5,77
38,91
2,38
5,74
5,41
20,88
6,1
43,46
34,72
2,31
5,60
5,57
21,87
5,23
45,18
50,39
Tabela 1.2 : Consumo específico de energia na indústria cerâmica europeia
Hoje em dia, o gás natural, o gás de petróleo liquefeito (propano e butano) e o fuelóleo leve UL são os combustíveis mais utilizados
para a cozedura, enquanto o fuelóleo pesado, o gás natural liquefeito (GNL), o biogás/biomassa, a electricidade e os combustíveis
sólidos (p.ex.: hulha, coques de petróleo) podem igualmente ser utilizados como fontes de energia para os queimadores. A utilização de fuelóleo pesado, carvão e coques de petróleo limita-se fundamentalmente a fábricas de tijolos.
A tabela abaixo enumera a percentagem representada pelos diferentes combustíveis no consumo total de combustível (excepto
de electricidade) na Alemanha, de acordo com os diversos sectores [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
Sector
Cerâmica doméstica
Louças sanitárias
Cerâmicas técnicas
Produtos refractários
Azulejos e ladrilhos
Tijolos e telhas
Tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
Agregados de argila expandidos 1)
Abrasivos com ligante inorgânico 2)
Gás natural(%)
fuelóleo UL(%)
Fuelóleo pesado(%)
Outro (%)
98,0
97,7
96,2
90,2
98,1
88,6
100
90,6
1,6
2,3
3,6
7,3
1,1
5,3
9,4
0,1
0,8
5,3
-
0,4
0,2
2,4
0,8
-
1) dados não disponíveis2) estimativas da VDI (Verein Deutscher Ingenieure : Associação dos Engenheiros Alemães) para a Alemanha
Tabela 1.3 : Quantidade de combustível utilizado por sector na Alemanha em 1998
1.5 Sectores da indústria cerâmica
Os métodos e etapas fundamentais dos processos de produção praticamente não variam entre o fabrico dos diferentes produtos
cerâmicos, embora, p. ex., o fabrico de azulejos e ladrilhos, de louças de mesa e louças ornamentais (cerâmicas domésticas), de
louças sanitárias e de cerâmicas técnicas envolva, frequentemente, um processo de cozedura em várias fases. Este é um motivo
histórico pelo qual se podem dividir os sectores da indústria cerâmica em dois grupos: o grupo da indústria de produtos cerâmicos
«grosseiros» ou de «construção», que inclui os sectores de tijolos e telhas, condutas de argila vitrificada, produtos refractários e
agregados de argila expandida e o grupo da indústria de produtos cerâmicos «finos» ou «indústria cerâmica tradicional e industrial», que inclui os sectores de azulejos e ladrilhos, louças de mesa e louças ornamentais, louças sanitárias e cerâmica técnica,
assim como os abrasivos com ligante inorgânico.
Contudo, a realização técnica pode ser muito diferente, de acordo com as exigências específicas dos produtos e as características
das matérias-primas utilizadas. Por exemplo, existem vários fornos em funcionamento contínuo (p, ex., fornos de túnel) e descontínuo (p. ex., fornos por lotes) utilizados para a cozedura de produtos cerâmicos idênticos ou distintos.
Os produtos da indústria cerâmica «fina» ou «tradicional e industrial» diferem dos produtos da indústria cerâmica «grosseira» ou
«de construção», em princípio, pela sua textura. A fronteira entre os produtos destas duas indústrias varia entre diâmetros de par-
tículas equivalentes de 0,1 mm e 0,2 mm. Os produtos cerâmicos «grosseiros» ou «de construção» exibem uma heterogeneidade
superior a 0,2 mm, mas a fronteira entre os produtos «finos» ou «tradicionais e industriais» e «grosseiros» ou «de construção»
não está hoje em dia bem fixada. Por exemplo, a tecnologia de processamento para produtos cerâmicos «finos» ou «tradicionais
e industriais» é utilizada para o fabrico de produtos super-refractários. Por conseguinte, este documento não segue a distinção
entre os dois grupos acima referida, limitando-se a distinguir entre os seguintes nove sectores de produtos cerâmicos [32, TWG
Ceramics, 2006]:
— tijolos e telhas
— condutas de argila vitrificada
— produtos refractários
— agregados de argila expandida
— azulejos e ladrilhos
— louças de mesa e louças ornamentais (cerâmica doméstica)
— louças sanitárias
— cerâmicas técnicas
— abrasivos com ligante inorgânico
1.5.1 Tijolos e telhas
Os tijolos são produzidos em grandes quantidades e habitualmente utilizados como materiais em numerosos ramos da construção e empreitadas. Na sua maioria, os tijolos e telhas não são designados segundo a técnica de moldagem utilizada, mas segundo
a aplicação pretendida:
— tijolos de construção (p. ex., blocos de argila, tijolos de revestimento, tijolos industriais (tijolos de clínquer) e tijolos leves)
— telhas (p. ex., telhas extrudidas, telhas prensadas)
— tijolos para pavimentos
— tijolos para chaminés (p. ex., condutas de chaminés).
Devido às diferentes técnicas de fabrico, os vários tipos de fábricas de tijolos especializaram-se em variados grupos de produtos,
das telhas de argila aos tijolos de construção.
Em 2003, a indústria europeia de tijolos de argila e telhas apresentava um volume total de vendas de cerca de 6800 milhões de
euros e uma força laboral de cerca de 50 000 trabalhadores [20, CERAME-UNIE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
O número de fábricas de tijolos de argila, pavimentos e telhas varia da seguinte forma:
A Itália apresenta o maior número de fábricas, ou seja, 238 unidades, seguida pela Alemanha (183), Portugal (150), França (136) e
Reino Unido (134). Noutros países, o número de fábricas em funcionamento é inferior a 70, sendo disso exemplo os Países Baixos
(58), a Bélgica (40), a Áustria (30), a Suíça (27) e a Dinamarca (26).
O número médio de fábricas de tijolos por milhão de habitantes é:
Portugal (1,5), Dinamarca (5,1), Itália (4,1), Bélgica (4,0), Áustria (3,8), Suíça (3,7), Países Baixos (3,7), Reino Unido (2,3), França
(2,3) e Alemanha (2,2).
A comparação dos dados [3, CERAME-UNIE, 2003] relacionados com os habitantes dos seguintes países (situação em 2001)
indica:
— a produção de telhas é elevada em França (0,89 m2 por habitante), seguida pela Itália (0,61), Alemanha (0,54), Espanha
(0,5), Suíça (0,48), Dinamarca (0,4) e Áustria (0,28). Noutros países, como o Reino Unido e a Bélgica, a produção de telhas é
muito inferior. A Finlândia e a Noruega não produzem telhas
— os tijolos e blocos são fabricados em todos os países da Europa dos 15. A produção mais elevada regista-se na Bélgica
(0,29 m2 por habitante), seguindo-se a Espanha (0,28), a Itália (0,26), a Áustria (0,24), a Alemanha (0,17) e a Suíça (0,08),
sendo os valores mais baixos nos outros países.
As unidades perfuradas são importantes, p. ex., na Áustria (97%) e na Alemanha (87%); os tijolos de revestimento nos Países
Baixos (94%), no Reino Unido (82%) e na Dinamarca (85%). As unidades ocas são preferidas na França (63%) e na Itália (62%).
O número médio de trabalhadores por fábrica varia entre os diferentes Estados europeus:
— Reino Unido (66)
— Bélgica (44)
— França (39) e Países Baixos (38)
— Áustria (35), Alemanha (34) e Itália (34)
— Suíça (24) e Dinamarca (21).
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1.5.2 Tubos de grés
Os tubos de grés são utilizados em canalização e esgotos, mas também em tanques para ácidos e produtos para estábulos. A
produção anual em 2000 na Europa dos 15 ascendeu a 708 000 toneladas [3, CERAME-UNIE, 2003] [4, UBA, 2001].
As fábricas estão situadas na Bélgica, Alemanha, Itália, Países Baixos e Reino Unido, sendo os seus produtos fornecidos a todos
os Estados-membros da Europa dos 15 com base na Norma Europeia EN 295, ratificada em 1991 e entretanto aplicada em todos
os Estados-membros da Europa dos 15 e da AECL e nalguns outros associados do CEN.
Neste documento, o termo «tubos» abrange os acessórios que, em conjunto, são necessários para formar os tubos subterrâneos
de transporte de esgotos.
A tabela abaixo apresenta a informação geral sobre a indústria de condutas de argila vitrificada na Europa, no ano 2000 [3, CERAME-UNIE, 2003], [30, TWG Ceramics, 2005].
País
Número de habitantes (106)
Número de fábricas *)
Vendas anuais de condutas e acessórios (toneladas)
Número total de trabalhadores
Média de trabalhadores por fábrica
BE
DE
IT
NL
UK
UE-15
10
1
115 000
250
377
82
8
208 000
500
115
57,5
1
74 000
150
207
15,7
2
102 000
213
107
58,5
5
209 000
800
220
17
708 000
1913
166
*) Uma mesma fábrica pode explorar mais do que um forno
Tabela 1.4 : A indústria das condutas de argila vitrificada (tubos de grés) na Europa
1.5.3 Produtos refractários
Os produtos refractários são materiais cerâmicos capazes de suportar temperaturas acima dos 1500 ºC. Um número elevado
destes produtos, de formas variadas, é utilizado em muitas aplicações nas indústrias do aço, ferro, cimento, cal, vidro, cerâmica,
alumínio, cobre e petroquímica, em incineradoras, centrais eléctricas e sistemas de aquecimento doméstico, incluindo nos acumuladores de calor. Os produtos refractários são essenciais aos processos que decorrem a alta temperatura e resistem a todos
os tipos de tensão (mecânica, térmica, química), como a erosão, a deformação plástica, corrosão e choques térmicos.
A resistência dos materiais refractários a altas temperaturas define-se de forma a que o seu ponto de amolecimento não seja
inferior a 1500 ºC. Emprega-se geralmente uma classificação que distingue «materiais refractários», cujo ponto de amolecimento
se situa entre 1500 e 1800 ºC, de «materiais altamente refractários», cujo ponto de amolecimento é superior a 1800 ºC [23, TWG
Ceramics, 2005].
Inicialmente baseada na utilização de argilas de pureza superior como matéria-prima, o fabrico de produtos refractários assenta
agora no uso de uma maior diversidade de materiais, tanto naturais como sintéticos, muitos dos quais importados de países
exteriores à Europa.
A procura de produtos refractários está estreitamente vinculada aos níveis de produção e investimento das indústrias consumidoras. A título de exemplo, a quantidade de materiais refractários consumida por tonelada de produtos fabricados, como o aço ou
o cimento, diminuiu muito na última década devido à inovação e aos processos técnicos. O aumento da durabilidade dos revestimentos dos fornos de produção de aço ou das conchas de fundição, bem como o menor tempo requerido pela sua reparação e
manutenção, melhoraram marcadamente a produtividade das indústrias que os utilizam.
Os produtos refractários são normalmente aplicados nas indústrias que mais energia consomem, como a metalurgia, a indústria
cimenteira, a indústria petroquímica e a indústria do vidro. Dado que a qualidade do revestimento dos fornos é muito importante
para a eficiência energética dos seus processos, a indústria de produtos refractários tem nela um impacto considerável. A melhoria contínua destes produtos permite – graças à melhoria do isolamento e maior duração do revestimento – o decréscimo do
consumo de energia específico do funcionamento das indústrias consumidoras.
O fabrico de produtos refractários na Europa dos 15 é o mais importante em todo o mundo; em 2001, a sua produção anual foi de
4,6 milhões de toneladas (liderada pela indústria alemã, cuja produção total foi estimada em 1,5 milhões de toneladas), correspondendo a aproximadamente 3300 milhões de euros em 2002. Cerca de 65% desta quantia está associada à produção de ferro
e aço; 5 a 8% à produção de cimento, vidro e produtos cerâmicos e o restante à metalurgia não-ferrosa, à indústria química, à
indústria petroquímica, à produção de energia e à incineração. Em 2002, a Europa dos 15 empregava 18 505 trabalhadores [20,
CERAME-UNIE, 2004], [12, CTCV, 2004].
A tabela abaixo mostra o fabrico na Europa dos 15, relativo a 2001/2002, de produtos refractários [20, CERAME-UNIE, 2004],
[21, Almeida, 2004].
Países
23
Produção total em 2002 (103 toneladas)
Áustria (2001)
Benelux
França
Alemanha
Grécia (2001)
Itália
Países nórdicos (2001)
Portugal
Espanha
Reino Unido
710
n.d.
524
931
33
556
147
23
417
204
Tabela 1.5 : Fabrico de produtos refractários na UE-15 em 2001/2002
1.5.4 Agregados de argila expandida
Os agregados de argila expandida são produtos cerâmicos porosos com uma estrutura porosa uniforme constituída por células
finas e fechadas dotadas de um envolucro externo firme e densamente sinterizado. São fabricados a partir de matérias-primas
que contêm minerais de argila. A matéria-prima é preparada, moldada e depois sujeita a um processo de cozedura a temperaturas
entre 1100 e 1300 ºC, resultando a expansão num aumento significativo do seu volume.
Os produtos podem ser fabricados em qualquer quantidade e a sua granulometria e características podem ser adaptadas com
precisão para satisfazer o leque variado de exigências técnicas de numerosas áreas de aplicação.
Estes produtos são utilizados como material móvel ou ligado por cimento na indústria da construção (p. ex., em enchimentos
móveis, betão leve, blocos e outros componentes pré-fabricados em betão leve, betão leve estrutural para processamento in
loco), e também como elemento decorativo em jardins e arquitectura paisagística (p. ex., enchimento de taludes na construção
de estradas, substratos para telhados verdes, enchimento de filtros e canalizações).
A vasta gama de agregados leves (LWA) produzidos industrialmente cobre um espectro amplo de características técnicas. Propriedades tais como a granulometria, a porosidade, o peso e a resistência dos grãos podem ser controladas durante os processos
de fabrico. Existem agregados com densidades de grão entre 0,15 e 1,7 kg/dm3 que se adequam a diversas exigências e aplicações. Estes agregados leves possuem excelentes características de isolamento, devido ao grande número de poros finamente
distribuídos no interior do material. Os valores de condutividade térmica para enchimentos móveis de agregados leves produzidos
industrialmente variam entre 0,07 e 0,18 W/(mK), dependendo da granulometria e da densidade do material respectivo. A granulometria normalizada é descrita na EN 13055 – 1 e EN 13055 – 2.
Além dos agregados de argila expandida, os agregados leves produzidos industrialmente também abrangem ardósia e xisto
expandidos, cinza residual, poeiras de hulha sinterizada e vidro expandido, mas este documento não trata destes outros grupos
de produtos.
Os fabricantes de agregados de argila expandida podem ser encontrados na Dinamarca, Alemanha, Suécia, Noruega, Finlândia,
Bélgica, Áustria, Polónia, Espanha, Itália, Portugal e República Checa. Na Europa Central e de Leste, a argila expandida é habitualmente conhecida por ‘keramzit’. Estima-se que a capacidade fabril total na Europa se situe em cerca de 10 milhões de metros
cúbicos.
1.5.5 Azulejos e ladrilhos
Os ladrilhos cerâmicos (veja-se a EN 14411) são finas placas de argila e/ou outros materiais inorgânicos geralmente utilizadas
como revestimentos de pavimentos e paredes. A sua moldagem é normalmente realizada por extrusão ou prensagem a seco à
temperatura ambiente, sendo depois secos e, por fim, cozidos a uma temperatura suficiente para desenvolver as propriedades
pretendidas.
As suas formas mais comuns são o quadrado e o rectângulo, mas existem também outras formas poligonais (hexágonos, octógonos, etc.). Quanto ao tamanho, o lado dos ladrilhos varia desde escassos centímetros (mosaicos) a placas de 60 – 100 cm de
lado. A espessura varia entre 5 mm, nos azulejos, até mais de 25 mm no caso de alguns ladrilhos extrudidos.
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São comercializados diversos tipos de ladrilhos cerâmicos: moldados por prensagem a seco ou extrusão; com corpos porosos,
compactos ou vitrificados; com corpos brancos (esbranquiçados) ou de cor (avermelhados); vidrados ou não-vidrados.
Os tipos de ladrilhos cerâmicos fabricados nos Estados-membros são semelhantes, embora difiram nalgumas características por
motivos culturais, formais, funcionais, comerciais ou técnicos. Por conseguinte, é difícil estabelecer uma equivalência entre os
diferentes tipos de produtos e respectivas designações nos Estados-membros.
De modo a ultrapassar esta dificuldade, foi adoptada uma classificação geral dos ladrilhos cerâmicos na normalização europeia
e internacional. Segundo a EN 14411, os ladrilhos cerâmicos dividem-se em nove grupos segundo o seu método de fabrico (método de moldagem) e a sua absorção de água. A absorção de água está ligada à porosidade do material: uma absorção de água
elevada significa que a porosidade é elevada, enquanto uma absorção de água baixa está associada a uma estrutura compacta
e vitrificada.
Assume-se esta classificação como referência geral para este documento. Porém, os nove grupos especificados não reflectem
diferenças significativas quanto aos aspectos ambientais discutidos neste documento. Em consequência, e especificamente para
efeitos deste documento, serão utilizadas as classificações simplificadas indicadas na tabela abaixo [3, CERAME-UNIE, 2003].
Alguns ladrilhos cerâmicos não são abrangidos por esta classificação, pois, no total, representam uma parte ínfima por o seu
processo de produção e características serem bastante diferentes e por não estarem disponíveis informações significativas ou
úteis.
Classe
Descrição/especificação
A
BIa
BIb-BII
BIII
Ladrilhos cerâmicos extrudidos
Ladrilhos cerâmicos prensados a seco com baixa absorção de água
Ladrilhos cerâmicos prensados a seco com baixa absorção de água
Ladrilhos cerâmicos prensados a seco com corpo poroso
Tabela 1.6 : Classificação simplificada de pavimento e revestimento de cerâmica
Os azulejos e ladrilhos constituem produtos de revestimento de paredes e pavimentos importantes na indústria da construção e
da habitação; por esse motivo, o mercado de manutenção e reconstrução (restauro) é de particular relevância para estes produtos. Entre as outras aplicações, podemos referir, p. ex., o uso de ladrilhos em fachadas exteriores, piscinas e áreas públicas.
A indústria europeia vende ladrilhos em todo o mundo, sendo, de longe, o seu maior exportador. Um quarto da produção europeia
é exportado para países não pertencentes à Europa dos 15: a indústria europeia é responsável por ¾ do comércio internacional de
ladrilhos. Em 2001, a indústria europeia vendeu perto de 1400 milhões de m2 de ladrilhos, com um valor total de 10 000 milhões
de euros. Nesse ano, a indústria empregou cerca de 71 000 trabalhadores [3, CERAME-UNIE, 2003]. Uma parcela significativa
desta indústria concentra-se em duas regiões: a região de Sassuolo, na Itália (Emilia-Romagna) e em Castellón, em Espanha
(Comunidade de Valência).
Para o fabrico de ladrilhos estão a ser utilizadas argilas altamente refinadas que, na sua maioria, podem ser obtidas na própria
Europa. Além disso, são empregadas diversas substâncias para a vidragem. A energia pode também ser considerada matériaprima, pois transforma as argilas em materiais cerâmicos por cozedura. As fontes energéticas utilizadas são sobretudo o gás
natural e a electricidade.
A tabela que se segue representa o consumo de energia por Estado-membro [20, CERAME-UNIE, 2004], [21, Almeida, 2004].
Países
DE
EL
ES
FR
IT
NL
PT
UK
1980
1990
1997
11,61
15,78
6,97
11,22
10,94
8,68
7,00
5,84
6,19
8,46
18,05
13,15
8,1
5,49
5,71
5,12
8,76
6,20
11,33
2001
7,58
Tabela 1.7 : Consumo de energia por Estado-membro (consumo específico de energia em TJ por 1000 toneladas produzidas)
5,78
6,42
5,48
6,00
1.5.6 Louça utilitária e decorativa
O fabrico de cerâmica doméstica inclui a louça de mesa e os materiais artificiais e de fantasia em porcelana, faiança e grés fino.
Os produtos mais típicos são travessas, pratos, chávenas, taças, jarros e vasos.
Em comparação com outros produtos cerâmicos industriais importantes, a sua produção total é pequena, veja-se a Tabela 1.1. A
louça de mesa e a louça ornamental possuem uma relação completamente diferente entre o valor e o peso.
A louça de mesa e a louça ornamental estão de acordo com a descrição geral dos processos que se aplicam a todos os materiais
cerâmicos. A tabela abaixo resume a produção das diferentes louças [20, CERAMEUNIE, 2004], [21, Almeida, 2004].
Países
Alemanha
Luxemburgo
Países Baixos
Portugal
Reino Unido (2001)
Louças
Toneladas por ano
Loiças de mesa em porcelana
outras louças
loiças ornamentais
Total de loiças
Louças de mesa (faiança, porcelana, louça
vitrificada para hotelaria - grés)
louças ornamentais
Total de louças de mesa e louças ornamentais
Total de louças de mesa e louças ornamentais
69 000
4000
500 (estimativa)
5370
5500
250
90 000
86 000
Tabela 1.8 : Volume da produção de louças de mesa e louças ornamentais
1.5.7 Louça sanitária
Todos os artigos cerâmicos utilizados para fins sanitários são colectivamente designados por «loiça sanitária». Os artigos cerâmicos sanitários mais típicos são as sanitas, os bidés, os lavatórios, os autoclismos e as fontes de água potável. Estes produtos são
fabricados sobretudo em porcelana vitrificada (semi-porcelana ou “vitreous china”) ou faiança ou grés.
Em comparação com outros produtos cerâmicos industriais importantes, como tijolos ou produtos refractários, a sua produção
total é pequena, veja-se a Tabela 1.1. A loiça sanitária possui uma relação entre valor e peso completamente diferente da dos
tijolos ou produtos refractários.
O fabrico de loiça sanitária segue processos semelhantes aos aplicados a todos os outros produtos cerâmicos. As matériasprimas são misturadas com água de forma a produzir uma barbotina dotada das características pretendidas. Esta barbotina é
então armazenada em tanques e utilizada para a moldagem em barbotina em moldes separados ou em máquinas de moldagem à
pressão. O produto é fabricado directamente a partir das máquinas de moldagem à pressão ou é libertado dos moldes utilizados
para o processo de moldagem em barbotina. As peças têm de estar secas antes de poderem ser trabalhadas ou transportadas.
O vidrado é aplicado directamente sobre a superfície da argila e cozido à temperatura adequada ao produto em causa; normalmente, entre 1200 e 1210 ºC no caso da porcelana vitrificada e a cerca de 1220 ºC no caso da argila refractária.
A pulverização do vidrado confere a cor e profundidade à forma subjacente. A cor ou a combinação de cores necessária é obtida
associando pigmentos ao vidro. A maioria destes é constituída por óxidos metálicos. Em comparação com o peso das outras
matérias-primas (argila) e de outros constituintes, a quantidade de pigmento utilizada é mínima.
O produto acabado dá entrada no armazém ou instalações de armazenamento para escolha, expedição e distribuição.
1.5.8 Cerâmicas técnicas
Os fabricantes europeus de cerâmicas técnicas produzem uma grande variedade de produtos, em parte à base de argilas, mas
também à base de matérias-primas sintéticas. Tal como nos outros sectores da indústria cerâmica, as matérias-primas são
cozidas em fornos que utilizam sobretudo gás natural, embora também electricidade (2003: aproximadamente 2/3 gás e 1/3
electrividade) no processo.
As cerâmicas técnicas têm aplicação em muitas indústrias e cobrem tanto produtos existentes como isoladores, como novas
aplicações. Fornecem elementos para a indústria aeroespacial e automóvel (peças de motores, suportes de catalisadores), electrónica (condensadores, elementos piezo-eléctricos), de produtos biomédicos (substituição óssea), ambiental (filtros) e muitas
outras.
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Os fabricantes mais importantes de cerâmicas técnicas encontram-se na Alemanha, Reino Unido, França e Países Baixos.
Devido ao elevado valor acrescentado de alguns produtos de cerâmica técnica, certas partes desta indústria não exigem tanta
energia, face à sua produção, como outros sectores. Relativamente à massa, o consumo de energia é comparável. Estima-se que
o nível total de vendas da indústria europeia se tenha situado em 2500 milhões de euros em 2001. Apesar de não existirem dados
precisos sobre a produção total em volume, calculou-se que tenha sido de cerca de 0,15 milhões de toneladas, em 2003, para a
globalidade da indústria europeia [3, CERAME-UNIE, 2003] [23, TWG Ceramics, 2005].
1.5.9 Abrasivos com ligante inorgânico
Uma das principais características da trituração – um dos processos de produção mais antigos que se conhece – é o efeito de
numerosas matérias cortantes não orientadas na peça. Os produtos abrasivos, que aplicam esta característica principal, são
ferramentas amplamente utilizadas para trabalhar todo o tipo de materiais: não só na trituração, mas no corte, polimento, rebarbamento, afiamento, etc. de metais, plásticos, madeira, vidro, pedra, entre outros.
Basicamente, pode efectuar-se uma distinção entre abrasivos rígidos («mós») e abrasivos aplicados («papel e tecidos abrasivos»). Além disso, existem abrasivos em estado livre, que não possuem ligação sólida a uma base (p. ex., pastas de polimento).
Este documento trata apenas de «abrasivos com ligante inorgânico», um subgrupo dos abrasivos rígidos.
Um abrasivo com ligante inorgânico (ou «mó abrasiva vitrificada», como indicam os fabricantes) é uma ferramenta em que um
abrasivo sintético – os materiais abrasivos actualmente utilizados são alumina fundida especial, corindo sintético, carboneto de
silicone, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamante, pré-peneirados de forma a adquirir uma granulometria uniforme – é misturado
com um ligante vitrificado (a razão normal por peso é de nove partes de abrasivo para uma parte de base).
De seguida, o produto é cozido a uma temperatura tal que a base (p. ex., vidro, argila), que constitui o elemento ligante, vitrifique
e, após o arrefecimento, se ligue aos grãos abrasivos [14, UBA, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
27
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2.1
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.2.1
2.2.2.2
2.2.2.3
2.2.2.4
2.2.2.5
2.2.2.6
2.2.2.7
2.2.2.8
2.2.2.9
2.2.2.10
2.2.3
2.2.3.1
2.2.3.2
2.2.3.3
2.2.4
2.2.4.1
2.2.4.2
2.2.4.2.1
2.2.4.2.2
2.2.4.2.3
2.2.4.2.4
2.2.4.2.5
2.2.4.3
2.2.4.4
2.2.4.5
2.2.4.6
2.2.5
2.2.5.1
2.2.5.2
2.2.5.3
2.2.5.4
2.2.5.5
2.2.5.6
2.2.5.7
2.2.5.8
2.2.6
2.2.6.1
2.2.6.2
2.2.6.3
2.2.7
2.2.7.1
2.2.7.2
2.2.7.3
2. Processos e Técnicas
aplicados no Fabrico
de Produtos Cerâmicos
Matérias-primas
Descrição geral do processo de produção
Armazenamento e transporte de matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Pré-secagem
Pré-mistura
Desagregação/ maturação
Moagem primária e secundária e peneiração
Moagem por via seca ou húmida
Peneiração a seco/ separação pneumática
Secagem por atomização
Calcinação
Materiais de base sintéticos
Fritas e vidrados, preparação do vidrado
Mistura dos componentes
Geral
Misturadores contínuos
Misturador de composição
Conformação dos produtos
Geral
Prensagem
Prensagem mecânica
Prensagem hidráulica
Prensagem por impacto
Prensagem por fricção
rensagem isostática
Extrusão
Moldagem
Enchimento
Conformação por fusão
Secagem dos produtos cerâmicos
Geral
Secador de pavimento aquecido
Secadores2de câmaras (intermitentes)
Secadores de túnel (contínuos)
Secadores de prateleiras verticais
Secadores de rolos horizontais de vários andares
Secadores desumidificadores
Secadores a infravermelhos e microondas
Tratamento da superfície e decoração
dos produtos cerâmicos
Texturização dos produtos cerâmicos
Revestimentos aplicados
Vidragem, engobagem e outras técnicas decorativas
Cozedura
Objectivos da cozedura
Alterações físico-químicas durante a cozedura
Fornos intermitentes (periódicos)
30
30
31
31
31
31
31
32
32
32
32
32
33
33
33
33
33
34
34
34
34
34
34
34
34
35
35
35
35
35
35
35
36
36
36
36
36
37
37
37
37
37
37
38
38
38
39
2.2.7.4
2.2.7.4.1
2.2.7.4.2
2.2.7.4.3
2.2.7.4.4
2.2.7.5
2.2.7.6
2.2.7.7
2.2.7.8
2.2.8
2.2.8.1
2.2.8.1.1
2.2.8.1.2
2.2.8.1.3
2.2.8.1.4
2.2.8.2
2.2.8.3
2.2.8.4
2.2.9
2.2.9.1
2.2.9.2
2.2.9.3
2.2.9.4
2.2.9.5
2.2.9.6
2.2.10
2.2.11
2.2.12
2.2.13
2.3
2.3.1
2.3.1.1
2.3.1.2
2.3.1.3
2.3.1.4
2.3.1.5
2.3.1.6
2.3.1.7
2.3.2
2.3.2.1
2.3.2.2
2.3.2.3
2.3.2.4
2.3.2.5
Fornos contínuos
Fornos de câmara (Hoffmann)
Fornos de túnel
Fornos de rolos
Fornos de placas deslizantes
Cozedura em pilha
Fornos rotativos
Leitos fluidificados
Recuperação de calor durante o arrefecimento
Tratamento subsequente (acabamento do produto)
Rectificação (rectificação, perfuração, serragem)
Rectificação a húmido
Rectificação a seco
Perfuração
Serragem
Polimento
Enriquecimento com carbono (produtos refractários)
Acabamento de tijolos face-à-vista
Materiais auxiliares adicionais
Materiais para juntas (tubos)
Silicones/produtos hidrófugos
Materiais de isolamento
Revestimento (tijolos refractários)
Adesivos
Montagem final
Escolha, embalagem e armazenamento
Instalações de abastecimento e eliminação
(tratamento dos efluentes gasosos e tratamento
de águas residuais de processo)
Reciclagem na indústria cerâmica
Organigrama geral com as diferentes
vias de transformação
Descrição das técnicas de fabrico
de produtos cerâmicos por subsector
Tijolos e telhas
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem, vidragem e engobagem
Cozedura 2
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de tijolos e telhas
Tubos de grés
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem e vidragem
Cozedura
39
39
39
40
40
40
41
41
41
41
41
41
41
41
41
42
42
42
42
42
42
42
42
43
43
43
43
43
44
45
45
46
48
49
49
49
51
51
52
53
54
54
54
54
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2.3.2.6 Tratamento subsequente
2.3.2.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico
de tubos de grés
2.3.3 Produtos refractários
2.3.3.1 Matérias-primas
2.3.3.2 Preparação das matérias-primas
2.3.3.3 Conformação
2.3.3.4 Secagem
2.3.3.5 Cozedura
2.3.3.6 Tratamento subsequente
2.3.3.7 Procedimentos especiais
2.3.3.8 Fluxos de entrada e de saída no fabrico
de produtos refractários
2.3.4 Agregados de argila expandida
2.3.4.1 Matérias-primas, aditivos e agentes auxiliares
2.3.4.2 Sistema geral e tecnologia do processo
2.3.4.2.1 Conformação
2.3.4.2.2 Tecnologia do processo térmico
2.3.4.2.3 Reacção química durante a dilatação
2.3.4.2.4 Passagem pelo crivo e moagem subsequentes
2.3.4.3 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de agregados
de argila expandida
2.3.5 Azulejos e ladrilhos
2.3.5.1 Matérias-primas
2.3.5.2 Preparação das matérias-primas
2.3.5.3 Conformação
2.3.5.4 Secagem
2.3.5.5 Cozedura e vidragem
2.3.5.6 Tratamento subsequente
2.3.5.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico
de azulejos e ladrilhos
2.3.6 Louça utilitária e decorativa
2.3.6.1 Matérias-primas
2.3.6.2 Preparação das matérias-primas
2.3.6.3 Conformação
2.3.6.4 Secagem
2.3.6.5 Cozedura, vidragem e decoração
2.3.6.6 Tratamento subsequente
2.3.6.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico
de cerâmica doméstica
2.3.7 Louça sanitária
2.3.7.1 Matérias-primas
2.3.7.2 Preparação das matérias-primas
2.3.7.3 Conformação
2.3.7.4 Secagem e vidragem
2.3.7.5 Cozedura
2.3.7.6 Tratamento subsequente
2.3.7.7 Fluxos de entrada e de saída
no fabrico de louça sanitária
55
55
55
56
57
57
57
58
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2.3.8
2.3.8.1
2.3.8.2
2.3.8.3
2.3.8.4
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2.3.8.6
2.3.8.7
2.3.8.8
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2.3.9
2.3.9.1
2.3.9.2
2.3.9.3
2.3.9.4
2.3.9.5
2.3.9.6
2.3.9.7
Cerâmicas técnicas
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas 2
Conformação
Rectificação
Vidragem, engobagem e metalização
Secagem, eliminação por combustão e pré-cozedura
Cozedura/sinterização
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico
de cerâmica técnica
Abrasivos com ligante inorgânico
Matérias-primas
Preparação das matérias-primas
Conformação
Secagem
Cozedura
Tratamento subsequente
Fluxos de entrada e de saída no fabrico de abrasivos
com ligante inorgânico
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2.1 Matérias-primas
A indústria cerâmica emprega um leque tão variado de materiais quanto a diversidade da sua gama de produtos. Utilizam-se tanto
materiais naturais como sintéticos; muitos destes são produzidos na Europa, mas alguns são importados. As necessidades de
cada subsector variam e os detalhes sobre as matérias-primas são enumerados nos capítulos respeitantes aos vários subsectores.
As fórmulas (ou pastas) das composições cerâmicas à base de argila podem ser constituídas por uma ou mais argilas, misturadas
com minerais conhecidos por «não-plásticos», tais como o quartzo ou o feldspato.
Os minerais argilosos normais («argilas plásticas») são alumino-silicatos hidratados resultantes da erosão das rochas. A estrutura
cristalo-química dos minerais argilosos é constituída por unidades estruturais tetraédricas e octaédricas. A “estrutura tetraédrica”
é composta geralmente por tetraedros de silício Si4+ rodeados por quatro iões de oxigénio. A “estrutura octaédrica” é composta
geralmente por octaedros de alumínio Al3+ rodeados por seis grupos hidroxilo. Estas estruturas octaédricas de alumínio condensam-se com as estruturas tetraédricas de sílica, formando assim os minerais argilosos.
A designação de minerais argilosos abrange diversas nomenclaturas, sendo as mais comuns a «caulinite» (Al2O3·2SiO2·2H2O),
«montmorilonite» (Al2O3·4SiO2H2O) e “haloisite” (Al2O3·2SiO2·3H2O). [8, Ullmann’s, 2001], [11, Shreve, 1945].
Os produtos cerâmicos técnicos avançados, que contêm pouca ou nenhuma argila, baseiam-se nos seguintes materiais: óxidos,
carbonetos, nitretos e boretos de Al, Mg, Mn, Ni, Si, Ti, W, Zr e de outros iões metálicos. Exemplos correntes são o Al2O3 (alumina), MgO (magnésia ou óxido de magnésio), SiC (carboneto de silício), TiN (nitreto de titânio) e WB2 (boreto de tungsténio) [8,
Ullmann’s, 2001].
As argilas ou materiais argilíferos (argilas sedimentares, argila xistosa, argila limosa, marga) são utilizados sobretudo no fabrico
de tijolos, telhas e tubos de grés. Podem ainda ser acrescentados aditivos orgânicos (serradura, substâncias à base de ligante
de papel, poliestireno expandido) ou agentes auxiliares inorgânicos, como diatomite ou perlite, para obter um maior porosidade.
Na produção de tijolos face-à-vista e telhas, podem adicionar-se óxidos metálicos como MnO2, TiO2, Fe2O3, cromites (Cr2O3) e
minerais como CaCO3, CaMgCO3 para se obter a cor pretendida e/ou reforçar a porosidade do produto acabado. Pode ainda acrescentar-se BaCO3 para reduzir a formação de eflorescências. Estes aditivos são acrescentados imediatamente antes do processo
de conformação ou aquando da preparação das matérias-primas, seja na forma sólida ou líquida.
Os produtos refractários são constituídos por argila, chamote (argila plástica calcinada e moída) e certas rochas naturais, como
quartzito, dolomite, bauxite e magnesite, mas também nos materiais sintéticos acima referidos, como corindo sinterizado, carboneto de silício ou espinelas. Para produzir pastas comprimíveis, acrescenta-se ligantes às matérias-primas moídas.
A indústria da argila expandida utiliza argilas com expansibilidade específica, sendo utilizados aditivos (como agentes de fluxo,
auxiliares de dilatação e agentes de libertação) para favorecer a dilatação [26, UBA, 2005].
Os produtos fabricados pelas indústrias de azulejos e ladrilhos, cerâmica utilitária e decorativa e louça sanitária utilizam predominantemente minerais argilosos funcionam como matérias-primas plásticas. Contudo, é frequente as cerâmicas técnicas e os
abrasivos com ligante inorgânico usarem apenas uma pequena quantidade de argila ou, no caso das cerâmicas técnicas, não
usarem nenhuma, sendo assim constituídos pelos boretos, carbonetos, óxidos e nitretos dos metais já mencionados. O quartzo,
o feldspato e, nalguns casos, a dolomite, a wolastonite e a esteatite são utilizados como materiais de fluxo. Diversos produtos
cerâmicos são vidrados ou possuem uma camada de engobe na superfície visível ou em toda a superfície.
Além das matérias-primas e agentes de fluxo acima referidos, são necessários para o fabrico de cerâmica outros agentes auxiliares, auxiliares de cozedura, combustíveis e agentes de adsorção. No processo de conformação, empregam-se aditivos e agentes
ligantes à base de barbotina orgânica. Os auxiliares de cozedura consistem em cápsulas, placas e suportes reutilizáveis e ignífugos. No tratamento dos efluentes gasosos, utilizam-se agentes de adsorção como o carbonato de cálcio, o hidróxido de cálcio.
2.2 Descrição geral do processo de produção
O fabrico de produtos cerâmicos tem lugar em diferentes tipos de fornos, com uma vasta gama de matérias-primas e diversas formas, tamanhos e cores. Em termos gerais, contudo, o processo de fabrico de produtos cerâmicos é bastante uniforme, embora o
fabrico de azulejos e ladrilhos, de louça utilitária e decorativa, de louça sanitária e de cerâmicas técnicas envolva, frequentemente,
um processo de cozedura em várias fases.
Em geral, as matérias-primas são misturadas e moldadas, prensadas ou extrudidas até se obter a forma pretendida. Normalmente, é utilizada água para conseguir uma mistura mais completa e para facilitar a conformação. Esta água é evaporada em
secadores e os produtos são depois colocados ou manualmente no forno (sobretudo no caso dos fornos que funcionam de forma
descontínua) ou em transportadores, passando depois através de fornos que funcionam em contínuo. Na maioria das situações,
os fornos são alimentados com gás natural, mas utiliza-se também gás de petróleo liquefeito, fuelóleo, carvão, coque de petróleo,
biogás/biomassa ou electricidade.
Durante o processo de cozedura, o produto adquire uma estrutura cerâmica irreversível. Isto exige que se mantenha um gradiente
de temperatura muito rigoroso durante a cozedura para que os produtos sejam submetidos a um tratamento correcto. Posteriormente, é necessário um arrefecimento controlado, de forma a que os produtos libertem o calor gradualmente e conservem a sua
estrutura cerâmica. Os produtos são depois embalados e armazenados para distribuição.
De seguida, nas Secções 2.2.1 – 2.2.13, serão explicadas as fases do processo mais relevantes de uma fábrica cerâmica, bem
como as fases básicas e variações dos processos de produção [1, BMLFUW, 2003], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003],
[4, UBA, 2001], [5, InfoMil, 2003], [6, Timellini, 2004], [7, Dodd, 1994], [8, Ullmann’s, 2001], [10, Navarro, 1998], [13, SYKE,
2004], [14, UBA, 2004], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [28, Schorcht, 2005], [29, IMA-Europe,
2005], [30, TWG Ceramics, 2005], [32, TWG Ceramics, 2006].
Quanto às condições para a medição do caudal e concentrações, vejam-se as seguintes definições, também referidas no Glossário:
m3/h
Caudal: salvo indicação em contrário no presente documento, os caudais correspondem a 18% em volume de
oxigénio e em condições normais de pressão e temperatura (PTN).
mg/m3
Concentração: salvo indicação em contrário no presente documento, as concentrações de substâncias ou de
misturas gasosas correspondem às das emissões gasosas secas a 18% em volume de oxigénio e ao estado padrão
e as concentrações em benzeno correspondem a 15% em volume de oxigénio e em condições normais..
condições normais (PTN)
Designa uma temperatura de 273 K e uma pressão de 1013 hPa.
2.2.1 Armazenamento e transporte de matérias-primas
A extracção de argila, caulino, materiais argilosos, feldspato, quartzo e a maioria das outras matérias-primas utilizadas tem habitualmente lugar em minas ou barreiros e, em alguns casos, pode também obter-se a argila da margem de rios próximos da fábrica
(como sucede, por exemplo, nos Países Baixos). O transporte até à fábrica é normalmente realizado por camião, mas pode sê-lo
por via-férrea ou, caso a mina ou barreiro esteja situado muito próximo da fábrica, em tapete rolante.
Consoante as suas características e a etapa do processo, as matérias-primas são armazenadas em montes formados a céu
aberto, armazéns subdivididos em tulhas, doseadores de grande volume, silos de mistura, silos de envelhecimento, silos de maturação e silos secos. Os silos estão equipados com indicadores de nível, válvulas de sobrecarga e filtros ou sistema de escape.
Alguns materiais são também fornecidos na forma líquida ou pastosa e, por conseguinte, são armazenados em tanques ou outros
reservatórios.
O equipamento de transporte no interior da fábrica é escolhido segundo as características do material deslocado, tais como a
granularidade, a resistência ao atrito e a fluidez, a temperatura, o caudal e o espaço atribuído. Os materiais são deslocados por
meio de máquinas de extracção como dragas, correntes transportadoras, transportadores de parafuso sem-fim, transportadores
pneumáticos e rampas. A barbotina é parcialmente bombeada através de condutas.
2.2.2 Preparação das matérias-primas
A primeira redução da granulometria e a homogeneização preliminar das matérias-primas é habitualmente realizada na operação
de extracção, embora seja necessária uma preparação suplementar para que se cumpram as rigorosas exigências técnicas dos
produtos cerâmicos modernos. Pode recorrer-se a um ou mais dos seguintes processos descritos nas Secções 2.2.2.1 – 2.2.2.10,
embora não decorram necessariamente pela mesma ordem.
2.2.2.1 Pré-secagem
Por vezes, certas matérias-primas necessitam de ser pré-secas; nomeadamente, pode secar-se a areia utilizando uma tecnologia
de leito fluidizado ou por secadores rotativos. Muitas matérias-primas cerâmicas refinadas são adquiridas em fornecedores especializados – normalmente em estado seco.
2.2.2.2 Pré-mistura
A mistura das argilas pode iniciar-se no barreiro, ou seja, por escavação selectiva e disposição do material em camadas horizontais sobrepostas e corte vertical do monte formado para abastecer a fábrica.
2.2.2.3 Desagregação/ maturação
Nas fábricas que produzem tijolos e telhas de cerâmica, é necessário armazenar grandes quantidades de argila e de matériasprimas minerais, sendo frequente o seu primeiro armazenamento a céu aberto. Em certos casos – sobretudo nos processos de
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prensagem “manual” (soft-mud) – o armazenamento durante alguns meses facilita a tratabilidade da argila. O processo é conhecido por «maturação» e a desagregação por acção do tempo é mais eficaz no período de Inverno.
2.2.2.4 Moagem primária e secundária e peneiração
A moagem grosseira ou primária de argilas relativamente secas/frágeis pode ser realizada por destorroadores de argila de dentadas grandes, normalmente localizados na zona de extracção, ou por grandes moinhos de mandíbulas. A granulometria das
matérias-primas muito duras (frequentemente utilizadas para fabricar produtos refractários) é também reduzida por moinhos de
mandíbulas, os quais comprimem os agregados de mineral entre duas superfícies rígidas, uma estacionária e uma móvel.
Os moinhos de martelos reduzem o tamanho por forças de impacto – os pedaços de matéria-prima nele inseridos fragmentam-se
quando atingidos pelos martelos em rotação rápida.
Os moinhos de galgas (por via seca ou húmida) são adequados para reduzir o tamanho das partículas das matérias-primas mais
plásticas. Os moinhos de galgas munidos de base perfurada garantem que as partículas apresentam um tamanho máximo definido, e os moinhos de galgas por via húmida possuem a função acrescida de permitir a mistura das argilas com a adição de água.
Os laminadores são geralmente utilizados na indústria cerâmica estrutural para desintegrar, laminar e homogeneizar as partículas
de argila. Estas máquinas dispõem de pares de tarugos paralelos, de aço duro macio, que rodam em direcções opostas de forma
a que o material, introduzido entre os rolos, seja esmagado e laminado. A granulometria é controlada afinando o afastamento
entre os tarugos.
Os raladores (e também os moinhos de galgas) são úteis quando se utilizam matérias-primas plásticas, consistindo num sistema
de facas rotativas que esmagam a argila contra um tambor fixo perfurado. A argila é forçada a passar através das perfurações
sob a forma de “macarrão”.
Os moinhos pendulares possuem dois rotores com elementos de percussão. Estes rodam um contra o outro e permitem misturar
e desintegrar o material introduzido.
2.2.2.5 Moagem por via seca ou húmida
Com o processo de desintegração acima descrito obtêm-se normalmente granulometrias de 2 mm ou mais. Para certas aplicações cerâmicas, como azulejos e ladrilhos, produtos refractários e louça de mesa, é necessário reduzir ainda mais a granulometria. São utilizados moinhos de rolos por via seca ou húmida para a obtenção de partículas com cerca de 1 mm de diâmetro.
Estes consistem em rolos orientados verticalmente que operam dentro de um anel externo, acumulando-se pressão entre o
rolo e o anel, p. ex., por acção da força centrífuga. A matéria-prima proveniente da etapa de moagem primária é introduzida no
moinho, com ou sem água, e moída até que se obtenha a granulometria pretendida. Pode realizar-se uma moagem ainda mais
fina utilizando moinhos de bolas contínuos ou descontínuos (nos quais esferas cerâmicas rígidas rolam em tambores montados
horizontalmente).
Os moinhos de bolas são a escolha usual na indústria de ladrilhos e azulejos cerâmicos e, quando utilizados por via húmida, podem
produzir pós de granulometria inferior a 200 microns.
2.2.2.6 Peneiração a seco/ separação pneumática
Para optimizar certas propriedades das cerâmicas (como a densidade), é por vezes necessário misturar materiais de granulometrias definidas. A peneiração a seco envolve normalmente peneiros vibratórias, aquecidos electricamente para prevenir a
acumulação de material e a sua colmatação.
Os sistemas de separação pneumáticos baseados em ciclones podem também ser utilizados para o dimensionamento granulométrico das poeiras secas. De qualquer modo, o material de granulometria excessiva é alimentado de volta para o moínho.
2.2.2.7 Secagem por atomização
Este processo é amplamente utilizado na indústria de azulejos e ladrilhos, assim como no fabrico de louça de mesa, cerâmicas
técnicas e produtos refractários. A suspensão aquosa de matéria-prima que resulta da moagem com bolas por via húmida (teor
em sólidos ~60 a 70%) é pulverizada sob pressão de maneira a produzir gotículas que contactam uma corrente de ar quente. A
secagem das gotículas produz grânulos ocos mais ou menos esféricos altamente uniformes (com um teor de humidade habitual
de 5,5 a 7%). Esta forma de pó possui elevada fluidez, facilitando o enchimento exacto dos moldes de prensagem e, depois, prensar ladrilhos de bastante grandes dimensões. Hoje em dia, certas empresas são especializadas na preparação de pó seco por atomização fornecendo o material pré-fabricado directamente às fábricas da indústria cerâmica para transformação suplementar.
2.2.2.8 Calcinação
Algumas matérias-primas de produtos cerâmicos são pré-cozidas, normalmente em fornos rotativos, fornos de túnel ou fornos
verticais, para aperfeiçoar as suas propriedades. Por exemplo, certos óxidos (como a dolomite ou a magnesite) necessitam de ser
calcinados a temperaturas elevadas, por vezes acima de 1800 ºC, para se tornarem adequados à utilização no fabrico de produtos
refractários. A calcinação de argilas (p. ex., caulino) reduz a retracção plástica dos corpos a que são adicionados, contribuindo
para o controlo da granulometria dos produtos e acelerando os ciclos de cozedura. Hoje em dia, certas empresas são especializadas na preparação de matérias-primas calcinadas, fornecendo o material pré-fabricado directamente às fábricas da indústria
cerâmica para transformação suplementar.
Este documento não trata destes processos de calcinação de matéria-prima a montante, mas pode encontrar-se informação útil
a respeito de «óxidos calcinados» e «chamote, pigmentos e enchimentos (fillers) calcinados» no BREF sobre Cimento e Calcário
– onde se descreve a calcinação da dolomite; no BREF sobre Gestão de Resíduos e Estéreis da Actividade Mineira – onde se
descreve a transformação do caulino; na versão preliminar do BREF sobre a Indústria de Química Inorgânica em Grande Escala
(Sólidos e Outros) – onde se detalha a produção de óxido de magnésio e na versão preliminar do BREF sobre Química Inorgânica
de Especialidades, onde se detalha a produção de especialidades de pigmentos inorgânicos.
2.2.2.9 Materiais de base sintéticos
Há que notar que alguns materiais sintéticos, como o carboneto de silício, podem ser fabricados por fornecedores especializados,
mas poderão ser submetidos ao processo de desintegração.
2.2.2.10 Fritas e vidrados, preparação do vidrado
Na vidragem de azulejos e ladrilhos utilizam-se matérias-primas de natureza vítrea (fritas). As fritas são compostos vítreos, insolúveis em água, preparados a partir de materiais cristalinos e produzidos por fusão a temperatura elevada (1500 ºC) seguida de
arrefecimento rápido. As fritas são fornecidas à indústria de ladrilhos cerâmicos pelos seus fabricantes (para mais informações,
queira consultar também o BREF sobre Fabrico do Vidro).
Além das fritas, os principais componentes do vidrado são a sílica (formadora de vidro) e aditivos que actuam como agentes
de fluxo (alcalinos, alcalino-terrosos, boro, chumbo, etc.), opacificantes (zircónio, titânio, etc.) e agentes corantes (ferro, crómio,
cobalto, manganésio, etc.).
No processo de preparação do vidrado, a frita e os aditivos são habitualmente moídos em moinhos descontínuos de bolas e
tambores até se adquirir um material pré-definido. O vidrado passa através de peneiros vibratórios e, em seguida, ajustam-se as
condições da suspensão aquosa. As características desta suspensão dependem do método de aplicação a usar.
Pode formular-se uma enorme variedade de vidrados, consoante o tipo de produto, a temperatura de cozedura e os efeitos e
propriedades do produto acabado que se pretendem.
2.3 Mistura dos componentes
2.2.3.1 Geral
O tempo, a intensidade e a sequência de mistura têm um impacto significativo nas suas propriedades e, por conseguinte, nas
do produto final. Há que misturar e homogeneizar as matérias-primas preparadas, em proporções controladas, para se adquirir
a uniformidade físico-química pretendida. Dependendo do subsector cerâmico em causa, a mistura pode variar de operações
contínuas em larga escala a uma mistura de composição, em pequena escala, cuidadosamente controlada. O doseamento pode
realizar-se com base no volume (p. ex., alimentadores de calha colocados em tapetes rolantes) ou na massa (p. ex., através de
alimentadores de hélice ligados a instrumentos de pesagem).
A maioria das operações de modelação cerâmica requer matérias-primas com um teor em água ou ligante definido, sendo necessário o doseamento exacto de aditivos menores como pigmentos, agentes anti-espuma e ligantes e a sua distribuição uniforme
na mistura. No fabrico de produtos refractários, as propriedades de alguns produtos são optimizadas pela mistura cuidadosa de
fracções de matéria-prima de diversas granulometrias. O doseamento dos componentes da mistura é agora frequentemente
automatizado, sendo os mecanismos de abastecimento controlados por computador de forma a permitir a rápida alteração da
«composição» da mistura. Nalguns casos, sobretudo no fabrico de tijolos, a argila é também misturada com aditivos combustíveis sólidos (como coque micronizado) para reduzir os tempos de cozedura.
2.2.3.2 Misturadores contínuos
Misturadores de duplo eixo: estes são amplamente utilizados na indústria cerâmica estrutural e consistem numa calha com dois
eixos paralelos que rodam um contra o outro. Os eixos estão dotados de pás e facas, proporcionando uma vigorosa acção misturadora. O passo das pás faz avançar a massa para a extremidade de saída.
Misturadores de eixo único: estes proporcionam uma mistura mais suave do que a versão de duplo eixo, mas são úteis para misturar as argilas com água antes da extrusão. O misturador termina normalmente num sem fim (hélice de selagem) que comprime
a mistura de argila preparada.
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Moinho de galgas: a função de moagem destes misturadores foi descrita na Secção 2.2.2.4. Na versão por via seca, o reservatório roda e as galgas (duas rodas de aço pesado) possuem um eixo estacionário, enquanto na versão por via húmida o reservatório
é estacionário e as galgas correm por um percurso giratório em torno do eixo vertical. É possível amassar consideravelmente a
mistura de argila, água e alguns aditivos.
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Raladores e moinhos pendulares: estes foram também mencionados na Secção 2.2.2.4 e, mais uma vez, possuem a dupla função
de proporcionar tanto uma excelente mistura como a desintegração do material.
2.2.3.3 Misturador de composição
O misturador de pás em Z (amassador): existem várias versões, mas todas funcionam pelo mesmo princípio de cortar e amassar.
Normalmente, trabalham matérias-primas plásticas, mas comportam pós mais secos.
Tambores misturadores: são adequados para misturar materiais relativamente secos de granulometria uniforme. Após carregado,
o tambor entra em rotação durante o período de tempo necessário.
Misturadoras rotativas (betoneira): estas funcionam pelo mesmo princípio das grandes betoneiras e, de preferência, devem ser
abastecidas com quantidades medidas dos componentes individuais enquanto o reservatório roda. Para obter uma mistura profunda, utilizam-se raspadeiras deflectores, podendo estes misturadores mesclar argila granular com pós finos.
Amassadores de eixo rotativo: nesta versão, o reservatório é estacionário e o eixo central roda, sendo normalmente dotado de
braços que, por sua vez, sustentam pás rotativas. Estas últimas varrem o fundo do reservatório com um movimento planetário,
permitindo uma mistura de composição tão eficiente como o tipo de misturador rotativo.
Tanques de agitação: são empregues para misturar diversas lamas, barbotinas e suspensões aquosas utilizadas na indústria cerâmica. Embora se incluam normalmente os agentes de suspensão, é frequentemente necessário manter a acção agitadora até
que as barbotinas sejam utilizadas, quer seja no tanque de mistura, quer num tanque de armazenamento.
2.2.4 Conformação dos produtos
2.2.4.1 Geral
Os produtos cerâmicos tradicionais eram sempre moldados a partir de matérias-primas no estado plástico e, durante milénios,
esta operação foi manual. No presente, exigem-se especificações técnicas cada vez mais rigorosas, abrangendo propriedades
como a tolerância dimensional, a densidade, a resistência, a durabilidade e a capacidade de refracção. Em muitos casos, as qualidades estéticas também adquirem importância primordial. O método de conformação do material pode ter um efeito profundo
nas suas propriedades finais, tendo-se desenvolvido um leque variado de técnicas de conformação nos vários subsectores da
indústria cerâmica.
2.2.4.2 Prensagem
2.2.4.2.1 Prensagem mecânica
Este método ainda é utilizado no fabrico de tijolos maciços (p. ex., prensagem por via semi-seca) e de produtos refractários. A
cavidade dos moldes é carregada com um volume predefinido de grânulos de argila e a pressão é geralmente aplicada de cima e
de baixo, sendo os pistões movidos por acção de cames e auxiliados por volantes de grandes dimensões.
2.2.4.2.2 Prensagem hidráulica
As modernas prensas hidráulicas podem proporcionar grande força de compactação, elevada produtividade, consistência e fácil
ajustamento. Muitas prensas estão agora equipadas com unidades de controlo electrónico, que pode verificar a altura das unidades e ajustar automaticamente o ciclo para garantir a uniformidade de tamanhos. Estas prensas podem ser facilmente ajustadas
de forma a cumprir variados requisitos, incluindo programas de prensagem complicados como os que são utilizados na criação
de formas refractárias complexas. A prensagem hidráulica é geralmente adoptada na conformação de ladrilhos. No caso dos
ladrilhos cerâmicos, o pó húmido (com teor de humidade de 5 – 7%) é prensado em moldes, enquanto as telhas são normalmente
formadas prensando «lastras» plásticas previamente extrudidas.
2.2.4.2.3 Prensagem por impacto
Este método é uma conformação de elevado consumo energético por impacto pneumático e mecânico que consiste num pistão
que bate a alta velocidade no pó contido no molde. A técnica é utilizada no fabrico de produtos refractários especiais.
2.2.4.2.4 Prensagem por fricção
As prensas de fricção mecânica (parafuso) são geralmente utilizadas para produzir formas refractárias, embora estejam a ser
gradualmente substituídas por prensas hidráulicas.
2.2.4.2.5 Prensagem isostática
Alguns produtos de alta qualidade requerem uma densidade uniforme, que pode ser obtida aplicando igual pressão em todas as
superfícies. Na prensa isostática, moldes de borracha ou poliuretano são enchidos com pó atomizado e colocados num recipiente
com líquido. De seguida, aplica-se uma pressão hidrostática elevada e, por fim, os objectos são desmoldados. Esta técnica é
utilizada nos subsectores dos produtos refractários e cerâmicas técnicas, bem como no fabrico de ladrilhos e louça de mesa.
2.2.4.3 Extrusão
A extrusão é muito utilizada no fabrico de tijolos e blocos de cerâmica, tubos de grés e ladrilhos e azulejos. O processo é ainda
usado para produzir «lastras» semi-acabadas para prensagem ulterior em telhas, formas refractárias, etc. O processo de extrusão exige que a matéria-prima seja plástica, o que normalmente implica que o teor em argila seja elevado. O corpo plástico é
misturado com água até adquirir a consistência necessária, forçando-se depois através do molde da extrusoraa – normalmente,
por acção de um sem-fim forte. Antes do sem-fim, inclui-se normalmente uma etapa de desgasificação a vácuo para melhorar a
consolidação da pasta de argila. Por fim, esta é cortada nas unidades de comprimento pretendidas forçando secções da coluna
através de uma série de fios verticais fortemente esticados.
A extrusão adequa-se bem à produção contínua em larga escala de tijolos, tubos, etc. e é ideal para fabricar produtos perfurados,
como tijolos furados de construção.
2.2.4.4 Moldagem
Este é um método muito antigo de dar forma a objectos de argila – os primeiros tijolos que se conhecem (não cozidos) datam
de há mais de 10 000 anos. Em muitas partes do mundo ainda se utilizam regularmente sistemas de adobe. Empregava-se a
conformação manual, tendo-se desenvolvido moldes simples de madeira para garantir maior uniformidade do tamanho e da
forma. A conformação dos produtos de argila exige muito menos potência e energia do que a prensagem ou a extrusão, mas
requer uma mistura muito mais macia (húmida), o que provoca maior contracção na secagem e maior consumo de energia para
que sequem.
Os tijolos moldados produzidos pelo chamado processo de «soft-mud» possuem qualidades de textura e estética especiais muito
procuradas – sobretudo para manter o rico património arquitectónico de muitas cidades e regiões da Europa. Os tijolos moldados
à mão ainda são fabricados e atingem preços elevados, mas hoje em dia, na Europa Ocidental, muitos tijolos moldados são
produzidos mecanicamente em máquinas sofisticadas. As máquinas ainda «atiram» blocos individuais de argila para moldes précheios com areia. A conformação dos produtos também é realizada no subsector refractário para formar grandes produtos (que,
por vezes, ultrapassam a tonelada). A mistura, cuja viscosidade tem de ser precisa, é armada no molde. Neste caso, utiliza-se
a vibração (aplicada ao molde ou directamente à mistura utilizando vibradores internos) para consolidar a mistura e garantir o
enchimento completo do molde. Este processo é conhecido por «conformação por vibração».
2.2.4.5 Enchimento
Este processo é amplamente utilizado no fabrico de louças sanitárias e ornamentais e de produtos refractários especiais e complicados, assim como no fabrico de cerâmicas técnicas. O material mineral finamente moído é misturado com água para produzir
uma barbotina (uma lama aquosa estabilizada) que é vazada num molde poroso, habitualmente de gesso. A sucção capilar do
molde extrai o líquido da barbotina, formando um produto de elevada solidez na superfície interna do molde. A espessura da
parede aumenta progressivamente e, com o tempo, pode obter-se um corpo completamente sólido (se for necessário) antes da
remoção do molde.
Os produtos de louça sanitária são relativamente grandes e são formados por enchimento de barbotina convencional ou em
máquinas de enchimento de média e alta pressão.
2.2.4.6 Conformação por fusão
Esta técnica é dispendiosa tanto em custo como em energia, confinando-se assim a sua utilização a aplicações cerâmicas especializadas. Os tijolos refractários são sujeitos a vários ataques químicos e físicos de escória líquida, clínquer, etc. A conformação
por fusão envolve a pré-fusão das matérias-primas seleccionadas e o seu vazamento em moldes. As unidades daí resultantes
possuem densidade elevada, porosidade baixa e coerência intercristalina muito forte, com uma microestrutura regular. Estas
propriedades conferem melhor resistência à corrosão e erosão e resistência mecânica excelente a altas temperaturas. Uma
característica do processo é a forte contracção dos óxidos fundidos aquando da solidificação (da ordem dos 15% do volume). É
necessário um arrefecimento lento para evitar a fractura das peças moldadas e controlar o processo de cristalização.
2.2.5 Secagem dos produtos cerâmicos
2.2.5.1 Geral
Tradicionalmente, muitos dos produtos em cerâmica eram secos «ao natural» e permaneciam ao ar à temperatura ambiente. Em
muitas zonas da Europa, tal apenas se podia realizar no verão. A indústria de tijolos e telhas empregava «pilhas» de secagem sim-
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ples que facilitavam o assentamento de camadas sobrepostas de material sob uma simples cobertura de madeira que protegia
da chuva.
Na indústria cerâmica moderna, é necessário optimizar a secagem em termos de velocidade, eficiência térmica e baixo nível de
resíduos. À excepção dos processos de secagem lentos e suaves, é necessário manter uma vigilância apertada dos níveis de
aquecimento, da circulação do ar, da temperatura e da humidade. O calor para o ar de secagem é agora fornecido sobretudo por
queimadores a gás e por ar quente recuperado da zona de arrefecimento dos fornos. Este calor pode ainda ser fornecido por cogeração ou por outro combustível como o carvão, biomassa, biogás ou coque de petróleo.
As matérias-primas cerâmicas variam quanto à sensibilidade à secagem, mas a maioria beneficia com um período de aquecimento inicial em condições de humidade elevada (e pouca ou nenhuma remoção de humidade), seguindo-se a etapa de secagem
principal em que os produtos se deparam com ar gradualmente mais quente e mais seco. As mais baixas percentagens de teor
de água são as mais difíceis de remover, requerendo o ar mais quente e mais seco. As diversas formas de secadores evoluíram
de forma a cumprir as necessidades dos diferentes subsectores da indústria, sendo enorme a variação da natureza e do tamanho
dos componentes cerâmicos.
2.2.5.2 Secador de pavimento aquecido
Este método simples de secagem já não é utilizado com frequência e não é passível de mecanização ou automatização. Contudo,
ainda é útil para a secagem lenta e suave de produtos cerâmicos grandes e complexos, como louças sanitárias ou alguns produtos refractários. Alguns tijolos de formas especiais são também secados desta maneira. Tal como o nome indica, a acção de
secagem advém do calor conduzido directamente da base das unidades em contacto com o pavimento aquecido e de correntes
de convecção do ar no inerior. O fluxo lateral de ar é mínimo e todas as superfícies do artigo secam a baixa velocidade, evitando
tensões indevidas na pasta durante a secagem.
2.2.5.3 Secadores de câmaras (intermitentes)
Estes consistem numa bateria de câmaras com portas de entrada bem vedadas, normalmente servidas por carris por onde
circulam vagões de secagem. Estes são carregadas com estantes ou prateleiras de secagem, carregadas de material disposto
horizontalmente a espaços uniformes, ou paletes constituídas por material disposto verticalmente. Foram desenvolvidos sistemas
de movimentação totalmente automatizados, com abastecimento pelo vagão de carga directa de paletes para o secador.
As unidades cerâmicas, como tijolos, blocos, tubos e formas refractárias são colocadas nas estantes e os vagões de secagem
carregados são transportados até às câmaras, que são fechadas quando estão cheias. Nas instalações modernas, toda a operação é altamente automatizada. A temperatura da câmara aumenta de forma constante, seja directamente – pela injecção de
ar quente – seja indirectamente, através de superfícies de transferência de calor. A recirculação do ar é utilizada para melhorar a
eficiência da secagem. A transferência de calor dá-se sobretudo por convecção, além de uma ligeira irradiação do ar quente e das
superfícies aquecidas. São seguidos perfis específicos de temperatura e humidade consoante o produto cerâmico em causa.
Os secadores de câmaras são particularmente úteis em situações de fabrico de diversos corpos cerâmicos em que estes possuam teor elevado em água ou em que a produção seja intermitente. Além disso, é também relativamente fácil acrescentar câmaras
extra em caso de necessidade.
2.2.5.4 Secadores de túnel (contínuos)
Estes secadores consistem essencialmente numa longa estrutura em túnel por onde avança uma linha de vagões de secagem
carregados com os produtos cerâmicos “em verde”. Introduz-se então ar a alta temperatura na extremidade de descarga do
túnel, induzindo-se o seu fluxo no sentido da extremidade de entrada por um ou mais ventiladores. À medida que o ar flui pelo
secador, transfere calor para o produto e o seu teor em humidade aumenta. É habitual instalarem-se ventiladores de recirculação
para aumentar a turbulência e, deste modo, a eficiência de secagem. O comprimento do secador de túnel depende da cadência
de produção dos produtos que é necessária e do teor em água do material cerâmico.
2.2.5.5 Secadores de prateleiras verticais
O secador vertical é utilizado sobretudo no subsector dos ladrilhos, que são introduzidos em prateleiras que consistem em várias
estantes de rolos. Os grupos de prateleiras movem-se no sentido ascendente através dos secadores, onde encontram gases de
secagem quentes. A temperatura neste tipo de secador é normalmente inferior a 200 ºC e os ciclos de secagem variam entre 35
e 50 minutos.
2.2.5.6 2.2.5.6 Secadores de rolos horizontais de vários andares
Estes secadores são também muito utilizados pelos fabricantes de ladrilhos. Os secadores horizontais são concebidos segundo
o princípio do forno de rolos. Cada ladrilho é introduzido em diferentes andares do secador, os quais são transportados horizontalmente por rolos accionados. Os queimadores localizados nas laterais do secador produzem o ar quente para a secagem, que flúi
no sentido oposto ao material.
A temperatura máxima nestes secadores é normalmente superior à da opção vertical (cerca de 350 ºC) e os ciclos de secagem
mais curtos, entre 15 e 25 minutos.
2.2.5.7 Secadores desumidificadores
Estes secadores consistem habitualmente em unidades intermitentes (câmaras). A técnica assenta na manutenção do nível de
humidade do ar na câmara de secagem bastante abaixo da saturação, de tal maneira que a água se continue a evaporar do material sem necessidade de aumentar a temperatura. Para manter este efeito, o vapor de água tem de ser continuamente removido
da câmara, o que é normalmente efectuado fazendo circular o ar através de um condensador refrigerado.
Estes secadores têm estar extremamente bem vedados para impedir a entrada do ar ambiente, que pode estar húmido, costumando estar equipados com controlos programáveis da humidade para optimizar a secagem. A escala destes secadores é
limitada, mas adequam-se bem a secar produtos cerâmicos sensíveis, formas especiais, etc. O único resíduo produzido por esta
técnica de secagem é a água líquida.
Outra possibilidade é introduzir vapor saturado num secador de túnel. Num secador desta natureza, a humidade do ar de secagem
é reduzida nos seus diferentes subsectores para garantir o controlo da secagem.
2.2.5.8 Secadores a infravermelhos e microondas
Os secadores a infravermelhos e microondas podem, em princípio, constituir também alternativas aos secadores convencionais.
Neste contexto, sobretudo a respeito dos microondas, veja-se o Capítulo 6 «Técnicas emergentes para o fabrico de produtos
cerâmicos».
2.2.6 Tratamento da superfície e decoração dos produtos cerâmicos
2.2.6.1 Texturização dos produtos cerâmicos
A superfície dos produtos cerâmicos pode ser texturizada por motivos funcionais, p. ex., para proporcionar um acabamento
antiderrapante a ladrilhos.
Aplica-se ainda uma gama variada de texturas a produtos cerâmicos por razões estéticas. Os tijolos “soft-mud” adquirem um
agradável padrão «enrugado» aleatório quando o bloco de argila é atirado para o molde, produzindo o lançamento manual um
acabamento particularmente desejável. Os produtos extrudidos podem adquirir uma textura estriada raspando a superfície da
pasta de argila. Uma técnica alternativa consiste em efectuar a extrusão um pouco acima do tamanho e depois aparar até adquirir
a altura e a largura correctas com fios de corte.
Por vezes, pode obter-se uma melhor textura estriada omitindo a desgaseificação da pasta de argila. Os rolos texturados podem
aplicar diferentes texturas aos produtos extrudidos.
Os tijolos prensados são frequentemente duros em verde e após extrusão da pasta esta segue num tapete rolante, sendo utilizados cortadores rotativos para lhes conferir um aspecto «rústico» ou outras texturas. Além disso, podem ser texturizados com
rolos, muitas vezes após uma pulverização preliminar com água para amaciar as superfícies.
2.2.6.2 Revestimentos aplicados
A superfície dos tijolos “soft-mud” é revestida com areia proveniente do interior dos moldes, que são pré-revestidos com areia
para actuar como agente anti-aderente. Podem obter-se variadas texturas e cores de cozedura seleccionando a areia de acordo
com critérios estéticos.
No caso de tijolos, blocos ou telhas prensados ou extrudidos, pode aplicar-se areia ou outros minerais granulares às superfícies de
topo e laterais através de pistolas de ar comprimido. Em muitos casos, adicionam-se pigmentos à areia para variar o acabamento
estético.
2.2.6.3 Vidragem, engobagem e outras técnicas decorativas
Existe um pequeno mercado especializado de tijolos vidrados. A vidragem é mais comum no fabrico de ladrilhos e azulejos, louças
sanitárias e louças de mesa, constituindo actualmente uma fatia crescente de mercado no subsector das telhas. A engobagem é
utilizada sobretudo no fabrico de telhas de cerâmica, azulejos e ladrilhos.
Os componentes de vidragem finamente moídos – sobretudo fritas, no caso dos ladrilhos – são preparados sob a forma de
suspensões aquosas. A viscosidade e as características da suspensão são ajustadas ao método de aplicação, que pode ser por
pulverização, vidragem por cortina, vidragem a seco ou decoração. Durante o processo de vidragem, os produtos cerâmicos em
verde da maioria dos subsectores acima referidos – excepto o da louça sanitária – são endurecidos por cozedura de chacota e,
de seguida e dependendo dos componentes de vidragem aplicados, recobertos por uma camada vidrada, lisa, transparente ou
fosca.
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Após o processo de secagem, aplica-se normalmente um engobe; nalguns casos, os produtos são engobados mesmo no estado
em verde ou cozido. Durante o processo de engobagem, é espalhado por toda a superfície visível uma camada não-transparente,
clara ou de cor de granulometria fina por mergulho ou vazamento.
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A serigrafia é uma das técnicas de decoração de ladrilhos, devido à facilidade de aplicação nas linhas de vidragem. Esta técnica
consiste na impressão de um dado motivo através de um ou mais ecrãs de impressão (tecido sob tensão com abertura malha
definida). O ecrã de impressão é então revestido e a tinta de impressão apenas penetra pelas aberturas dos desenhos a reproduzir.
Uma espátula força a tinta através destas aberturas, imprimindo assim o motivo no ladrilho.
Outras técnicas decorativas são a técnica de gravura e a impressão flexográfica. Nestas técnicas, o padrão é transferido directamente para um ou mais rolos. A tinta é aplicada ao ladrilho a partir destes rolos e a técnica permite a impressão nas suas margens
ou em ladrilhos com relevo. Está ainda a emergir hoje em dia a técnica de impressão de jacto de tinta. No caso da louça de mesa,
é também frequente a pintura manual ou a aplicação de decalques.
2.2.7 Cozedura
2.2.7.1 Objectivos da cozedura
A cozedura é um processo essencial no fabrico de produtos cerâmicos, pois controla muitas propriedades importantes do produto
acabado. Entre estas, podemos salientar a resistência mecânica, a resistência à abrasão, a estabilidade dimensional, a resistência
a água e substâncias químicas e a resistência ao fogo.
2.2.7.2 Alterações físico-químicas durante a cozedura
As matérias-primas utilizadas nos produtos cerâmicos são normalmente misturas complexas de minerais argilosos com outras
matérias minerais, tais como o quartzo, o feldspato, carbonatos, gesso, óxidos de ferro e alguma matéria orgânica. Os produtos
refractários são também elaborados a partir de um conjunto variado de minerais não-argilosos, em conjunto com aditivos e ligantes especializados (que podem incluir algumas argilas). Quando os produtos cerâmicos à base de argila são cozidos no forno, toda
a humidade residual é retirada a temperaturas entre 100 e 200 ºC. Se estiverem presentes matérias orgânicas e pirites de ferro,
a oxidação tem lugar a temperaturas entre 300 e 500 ºC. A água combinada com a estrutura dos minerais argilosos (água de
constituição) é normalmente libertada a temperaturas entre os 500 e os 650 ºC, enquanto carbonatos como a calcite e a dolomite
se dissociam com a libertação de dióxido de carbono no intervalo de temperaturas de 750 a 950 ºC.
As alterações mais importantes relacionadas com o desenvolvimento das propriedades cerâmicas envolvem a degradação da
estrutura cristalina dos materiais argilosos originais, seguida pela formação de novos compostos cristalinos e fases vidradas. A
temperatura a que ocorre a vitrificação (formação de vidro) varia com a mineralogia da cerâmica. A vitrificação tem geralmente
início a cerca de 900 ºC e termina perto dos 1050 ºC (para muitas argilas usadas em tijolos) ou a cerca de 1100 ºC no caso de
cerâmicas mais refractárias.
Durante a etapa de vitrificação da cozedura cerâmica, muitos minerais não-argilosos, como o quartzo, os óxidos de ferro, compostos calcários e álcalis (óxidos de sódio e potássio) são incorporados no corpo cozido. Ocorre alguma sinterização e consolização
e dão-se as reacções eutéticas na interface dos grãos do material e a fusão de fases.
Os produtos não-argilosos, como alguns produtos refractários, dependem também de fases de sinterização, vitrificação ou recristalização mas, na maioria dos casos, são necessárias temperaturas muito mais elevadas para atingir as propriedades pretendidas.
A figura abaixo apresenta os intervalos de temperatura de maturação industrial de diferentes grupos de produtos [4, UBA, 2001],
[23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Cerâmicas técnicas, de 450 a 2500 °C
Tijolos com elevado teor
de óxido de alumínio
Porcelana
vitrificada
(“vitreous china”)
Faiança
Abrasivos com ligante inorgânico
Louça de barro
vidrado
Grés
Blocos de argila
Porcelana
Azulejos e ladrilhos
Tijolos básicos
Tijolos face-à-vista
e tijolos de clínquer
Tijolos
de sílica
Tijolos de argila
refractária
Telhas
Agregados de argila
expandidos
600
700
800
900
1000
1100
1200
Figura 2.1 : Gamas das temperaturas de maturação industrial em diferentes conjuntos de produtos
1300
1400
1500
1600
1700
1800
As temperaturas necessárias para o processo de cozedura são criadas principalmente por queima de gás natural e fuelóleo. Nalguns casos, utilizam-se também combustíveis sólidos, biogás/biomassa e electricidade para a geração de calor.
2.2.7.3 Fornos intermitentes (periódicos)
Estes incluem fornos de vaivém e fornos tipo hotte, com base em câmaras únicas, carregados com produtos cerâmicos présecos (nos fornos de tipo hotte, a hotte equipada com a unidade de aquecimento é elevada por uma unidade elevadora; nos
fornos de vaivém, o artigo a cozer é trazido para área da fornalha num vagão de vaivém), vedados e depois sujeitos a um ciclo de
cozedura predefinido. Normalmente empregam-se queimadores a gás, sendo possível controlar bem a temperatura e a atmosfera
do forno (oxidante ou redutora).
A electricidade pode também ser utilizada para aquecer fornos intermitentes, por exemplo, no fabrico de cerâmicas técnicas. Os
tipos especiais de fornos para cerâmicas técnicas são, p. ex, HIP (prensagem isostática a quente), fornos de alta temperatura e
fornos com atmosfera protectora.
Os fornos intermitentes são utilizados sobretudo para o fabrico em menor escala de produtos especializados, tais como tijolos
e acessórios de tubos de forma especial, acessórios para ladrilhos, produtos refractários, etc. Estes fornos permitem uma certa
flexibilidade quando a composição da pasta cerâmica varia com frequência e estas vantagens compensam a sua eficiência energética ligeiramente inferior. As figuras que se seguem mostram uma secção transversal de um forno de vaivém [4, UBA, 2001],
[30, TWG Ceramics, 2005].
Corte transversal de um forno intermitente
Efluentes gasosos
Peças a cozer no forno
Volume da carga enfornada
Possíveis alimentações de combustível
Vagão intermitente
Figura 2.2 : Corte transversal de um forno intermitente
2.2.7.4 Fornos contínuos
2.2.7.4.1 Fornos de câmara (Hoffmann)
Estes fornos consistem numa série de câmaras ligadas que são sequencialmente preenchidas com produtos secos (como tijolos),
vedadas, cozidas quase em contínuo e os gases quentes extraídos de uma câmara para a outra. Este sistema de ligação com
condutas de gases e orifícios entre as câmaras permite também o pré-aquecimento do material e o arrefecimento dos efluentes
gasosos, resultando assim numa melhoria da eficiência térmica e em custos inferiores aos associados aos fornos intermitentes.
Os fornos são agora alimentados sobretudo a gás, embora se pratique ocasionalmente a alimentação a fuelóleo ou carvão. São
utilizados principalmente no fabrico de produtos especializados, como tijolos de cores especiais.
2.2.7.4.2 Fornos de túnel
Trata-se essencialmente de túneis refractários servidos por carris que transportam vagões de forno. Estes últimos possuem plataformas refractárias onde se encaixa o material seco segundo padrões estáveis predefinidos. Os vagões são empurrados através
dos fornos a intervalos definidos, no sentido oposto à corrente de ar impelida por um ou mais ventiladores até uma conduta de
exaustão situada perto da zona de entrada dos vagões. A maioria dos fornos de túnel funciona a gás, situando-se a temperatura
máxima na zona de cozedura perto do centro do forno. Os produtos que entram são aquecidos por gases quentes provenientes
da zona de cozedura, enquanto o ar que entra arrefece os produtos cozidos e é, ele próprio, pré-aquecido para cumprir o seu papel
na combustão. Uma parcela deste ar da zona de arrefecimento é normalmente recolhida para os secadores adjacentes, proporcionando uma economia de combustível significativa.
A câmara de cozedura e os vagões de forno são normalmente vedados com um vedante de areia para impedir a entrada de ar
secundário. Os fornos de construção mais recente são vedados com água ou outras soluções mecânicas aperfeiçoadas. O objectivo destes procedimentos é reduzir os tempos de cozedura e o consumo de energia através de câmaras de cozedura estanques
a gases.
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A Figura 2.3 e a Figura 2.4 mostram um esquema da disposição e uma secção transversal de um forno de túnel [4, UBA, 2001],
[23, TWG Ceramics, 2005].
Zona de
pré-aquecimento
Chaminé
Zona de
cozedura
Zona de
arrefecimento
Possível alimentação de combustível
Combustível
Peças a cozer
no forno
Efluentes
gasosos
Tubo de
transferência
Ar
Entrada
de ar
Carril de Pré-aquecedor
rolamento
transversal
Carril de carga
e descarga
Carril de
rolamento
transversal
Figura 2.3 : Esquema de um forno de túnel
Peças a cozer
no forno
Topo da vagão do forno
Vagão do forno intermitente
Caixa de areia estanque
Canal de inspecção
Figura 2.4 : Corte transversal de um forno de túnel com vagão
2.2.7.4.3 Fornos de rolos
Os fornos de rolos de plataforma única são agora quase universalmente utilizados na produção de ladrilhos e azulejos, tendo os
tempos de cozedura sido reduzidos para menos de 40 minutos. Os ladrilhos avançam sobre os rolos accionados (em rotação) e o
calor necessário para a cozedura é proporcionado por queimadores de gás natural-ar localizados nas laterais do forno. Os principais mecanismos de transmissão de calor são a convecção e a radiação e, dado que os fornos não são isolados, os coeficientes
de transmissão de calor são maiores, reduzindo o ciclo de cozedura e o consumo energético. Por vezes, utilizam-se também os
fornos de rolos para a produção de telhas, tubos de grés, louça sanitária e louça de mesa. A figura que se segue mostra uma
secção transversal de um forno de rolos [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
Corte transversal de um forno de rolos
Volume da carga enfornada
Controlador (motor)
Peças a cozer no forno
Possível alimentação de combustível
Rolos do forno
Figura 2.5 : Corte transversal de um forno de rolos
2.2.7.4.4 Fornos de placas deslizantes
Estes fornos também são de cozedura rápida e operam segundo um princípio semelhante ao do forno de rolos. Contudo, neste
caso, os produtos são colocados em «carruagens» refractárias que se movem por rodas suportadas por carris fora do forno propriamente dito. O forno de placas deslizantes pode aceitar produtos de forma e tamanho mais irregulares, enquanto um forno de
rolos apenas pode lidar com produtos de forma regular.
2.2.7.5 Cozedura em pilha
Uma pequena parte da produção de tijolos tradicionais ainda é realizada por cozedura em pilha. Os tijolos secos, contendo um
aditivo combustível sólido (como coque micronizado) são dispostos em estruturas rectangulares grandes e densas – designadas
pilhas – sobre uma base de tijolos cozidos. As condutas gasosas são deixadas nas camadas de base, com estratos de coque
para iniciar a cozedura. Por fim, a pilha é revestida por tijolos cozidos, dando-se às paredes uma inclinação para dentro para maior
estabilidade.
Uma vez acendido, o fogo progride lentamente por combustão do combustível contido nos tijolos. A cozedura da pilha demora
várias semanas, incluindo o arrefecimento, após o qual a pilha é desfeita manualmente e os tijolos seleccionados segundo calibres definidos.
2.2.7.6 Fornos rotativos
Um forno rotativo tem a forma cilíndrica, normalmente inclinado, que é rodado lentamente em torno do seu eixo O forno é alimentado por um queimador posicionado axialmente na extremidade mais baixa. Os fornos rotativos são utilizados para o fabrico dos
agregados de argila expandida.
Estes fornos podem ainda ser usados para a calcinação de argila refractária e para a calcinação a fundo de dolomite ou magnesite.
Este documento não trata destes processos de calcinação de matéria-prima a montante, mas pode encontrar-se informação útil
a respeito de «óxidos calcinados a fundo» e «chamote, pigmentos e enchimentos calcinados» no BREF sobre Cimento e Calcário
– onde se descreve a calcinação da dolomite; no BREF sobre Gestão de Resíduos e Estéreis da Actividade Mineira – onde se
descreve a transformação do caulino; na versão preliminar do BREF sobre a Indústria de Química Inorgânica em Grande Escala
(Sólidos e Outros) – onde se detalha a produção de óxido de magnésio e na versão preliminar do BREF sobre Química Inorgânica
de Especialidades, onde se detalha a produção de especialidades de pigmentos inorgânicos.
2.2.7.7 Leitos fluidificados
Um leito fluidizado é um leito de partículas sólidas mantidas em suspensão num gás, comportando-se assim como um fluido. O
pó a fluidificar é sustentado por uma base porosa, p. ex., uma base de material cerâmico perfurado através da qual o gás (habitualmente o ar) é introduzido por baixo sob pressão. O princípio é utilizado como método de transportar pós ao longo de uma calha
cerâmica porosa ligeiramente inclinada. É possível, em simultâneo, secar e/ou calcinar o pó.
2.2.7.8 Recuperação de calor durante o arrefecimento
Sempre que possível, o arrefecimento dos produtos cerâmicos cozidos é acelerado por circulação de ar forçado através dos
produtos pouco depois da zona de cozedura. Isto resulta num volume considerável de ar quente e limpo, muito do qual é extraído
do forno por acção de ventiladores e utilizado na operação de secagem. Este método de recuperação de calor é particularmente
eficaz quando aplicado aos fornos de túnel.
2.2.8 Tratamento subsequente (acabamento do produto)
2.2.8.1 Rectificação (rectificação, perfuração, serragem)
As operações de rectificação podem ser necessárias para elaborar produtos cerâmicos cuja forma final ou tolerância dimensional
não possam ser obtidas tecnicamente ou com exactidão suficiente durante o processamento primário (sobretudo no caso de
formas ou blocos maiores).
2.2.8.1.1 Rectificação a húmido
A rectificação a húmido é utilizada no acabamento de produtos que exigem uma tolerância dimensional mais apertada. A rectificação é um processo descontínuo, em que diversas peças se fixam a uma mesa que passa sob uma cabeça de rectificação
diamantada. As superfícies do leito dos tijolos ou blocos de construção são por vezes rectificadas por via húmida para facilitar o
assentamento com argamassas (cimento-cola) em camada fina.
2.2.8.1.2 Rectificação a seco
A rectificação a seco das faces de assentamento de blocos cerâmicos por rectificação com roda diamantada é realizada como
tratamento ulterior para facilitar o assentamento com argamassas (cimento-cola) em camada fina. No caso da rectificação a
seco, todo o aparelho de rectificação está encapsulado.
2.2.8.1.3 Perfuração
Os produtos cerâmicos, em especial os produtos refractários, devem ser perfurados quando o furo requerido não pode ser obtido
com a exactidão necessária durante as operações de prensagem e cozedura.
2.2.8.1.4 Serragem
Trata-se de uma operação de acabamento utilizada quando a forma final de um tijolo cerâmico, sobretudo um tijolo refractário,
não pode ser produzido de forma eficaz na etapa de prensagem. Nesta situação, os tijolos de grandes dimensões são prensados
e cozidos e depois serrados até adquirirem as dimensões necessárias.
Os tijolos face-à-vista podem ser serrados no fabrico de formas especiais. Em praticamente todas as operações de rectificação,
um sistema em circuito fechado de água confere lubrificação e arrasta as partículas lubrificadas para longe da superfície de trabalho, ao mesmo tempo que minimiza a libertação de poeiras.
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2.2.8.2 Polimento
Nalguns casos, em particular nos que envolvem ladrilhos de porcelana, a superfície cozida é polida para se adquirir um ladrilho
brilhante, não vidrado e homogéneo.
2.2.8.3 Enriquecimento com carbono (produtos refractários)
Os produtos refractários são submetidos a ambientes de trabalho extremamente hostis e, para certas aplicações, é necessário
impregnar os produtos cozidos com alcatrão. A presença de carbono no produto final oferece diversas vantagens:
— actua como lubrificante, beneficiando as superfícies de trabalho de placas de portas deslizantes
— a condutividade térmica relativamente elevada do carbono aumenta a resistência ao choque térmico do produto
— o carbono actua como filtro poroso, reduzindo a permeabilidade do produto que, por sua vez, confere maior resistência à
penetração por escórias e metal.
A impregnação com alcatrão é um processo descontínuo, habitualmente levado a cabo em três reservatórios cilíndricos verticais
dotados de tampas com dobradiças. Os produtos para tratamento são introduzidos em cestos metálicos que cabem nestes
reservatórios. O produto é aquecido no primeiro reservatório até ~200 ºC, por circulação de uma corrente de ar quente e, posteriormente, o cesto e o seu conteúdo são transferidos para o segundo reservatório (designado autoclave), que possui uma manga
de aquecimento para manter a temperatura. O autoclave é então hermeticamente fechado, o ar evacuado e o aparelho enchido
com alcatrão líquido (retirado de tanques de armazenamento em massa mantidos a temperaturas de cerca de 180 a 200 ºC). A
impregnação é obtida libertando o vácuo e aplicando depois azoto a pressão elevada. Após a drenagem, o cesto e respectivo conteúdo são transferidos para o terceiro vaso para arrefecimento até uma temperatura inferior àquela em que se podem transformar
os componentes voláteis do alcatrão.
Por fim, é necessário remover uma proporção elevada de componentes voláteis do alcatrão, que de outro modo afectariam o ambiente de trabalho quando os produtos refractários fossem colocados ao serviço. Normalmente, tal é realizado transferido o artigo
impregnado para um forno, onde é sujeito a um ciclo de aquecimento definido. A ventoinha de exaustão do forno descarrega para
um oxidante térmico (incinerador) mantido acima de 800 ºC, com um tempo de retenção de pelo menos 0,5 segundos. Estas
condições garantem que todos os componentes voláteis do alcatrão (hidrocarbonetos complexos) se oxidem na totalidade.
Os produtos submetidos ao tratamento aqui indicado emergem revestidos por depósitos carbonáceos leves e frágeis, que é
depois necessário remover antes da embalagem ou de processamentos ulteriores. Isto é normalmente efectuado por decapagem
numa mesa própria.
2.2.8.4 Acabamento de tijolos face-à-vista
A certos tijolos face-à-vista dá-se um acabamento envelhecido fazendo-os passar por um tambor inclinado giratório revestido
com borracha. As arestas aguçadas são removidas por atrito, produzindo um perfil mais suave. Nalguns casos, adicionam-se
salpicos de carbonato de cálcio (calcário moído), fuligem ou pigmento a fim de reproduzir o aspecto dos tijolos antigos, cujo papel
arquitectónico é reconhecido.
2.2.9 Materiais auxiliares adicionais
2.2.9.1 Materiais para juntas (tubos)
Dado que a maioria das tubos é instalada subterraneamente, tal como no caso de canalizações, esgotos, etc., é necessário que a
junção seja fiável. A indústria desenvolveu mangas e vedantes plásticos estáveis.
2.2.9.2 Silicones/produtos hidrófugos
As unidades de argila cozidas exibem uma larga amplitude de valores de porosidade, empregando-se a pulverização ou o mergulho do artigo em soluções de silicone para melhorar a sua impermeabilidade e evitar o crescimento e a eflorescência orgânica.
Esta técnica é especialmente utilizada em telhas.
2.2.9.3 Materiais de isolamento
Em certos blocos de cerâmica, são inseridos materiais de isolamento térmico nos alvéolos – como o poliestireno e a lã mineral
– para reforçar as suas propriedades de isolamento térmico.
2.2.9.4 Revestimento (tijolos refractários)
Para ajudar à instalação de produtos refractários e à queima do revestimento do forno ou fornalha, pode colar-se a uma ou mais
superfícies dos tijolos cozidos cartões espessos ou placas de metal. Um cartão actua como junta de dilatação, queimando-se à
medida que o forno/fornalha atinge a temperatura de funcionamento. As placas de metal fundem-se em circunstâncias similares,
criando uma ligação entre tijolos adjacentes.
2.2.9.5 Adesivos
Para montar formas especiais de acessórios de telhas, tijolos ou blocos de cerâmica, utilizam-se adesivos estáveis (normalmente
à base de resinas epoxídicas).
2.2.9.6 Montagem final
Alguns produtos são acabados numa etapa de montagem final, por exemplo, a montagem de acessórios metálicos em isoladores
de alta voltagem para os fixar a casquilhos, transformadores ou outras aplicações.
2.2.10 Escolha, embalagem e armazenamento
A escolha e a embalagem são operações que podem ainda ser realizados manualmente, como sucede nalguns tipos de tijolos,
telhas e produtos refractários moldados, assim como na louça de mesa e na louça ornamental. Contudo, o controlo mais rigoroso da cozedura diminuiu consideravelmente o material partido nos últimos anos, havendo tendência a utilizar sistemas mais
automatizados. Mesmo a cor pode agora ser medida automaticamente, o que é importante no caso dos ladrilhos cerâmicos. Os
tijolos e blocos de cerâmica produzidos em fornos de controlo automático, apresentam muito poucas perdas e são colocados
directamente em paletes na forma de pacotes prontos a embalar com película retráctil – o cliente aceita a possibilidade de 1 – 2%
de defeitos.
As unidades cerâmicas de formas regulares, como tijolos, blocos, tubos e unidades refractárias costumam ser agregadas sob
a forma de pacotes de tamanho normalizado que, por sua vez, são frequentemente embalados em polietileno e, eventualmente,
colocados em paletes.
Os produtos cerâmicos de valor superior, tais como louças de mesa e louças ornamentais, exigem rigor na inspecção e triagem,
seguindo-se de embalagem protectora sofisticada. Pelo contrário, os produtos refractários não perfilados costumam ser meramente pesados em sacos e colocados em paletes. São também utilizados tambores metálicos para o armazenamento.
Os ladrilhos cerâmicos são – individualmente – um pouco frágeis, mas uma vez embalados firmemente em caixas de cartão
revelam-se extraordinariamente robustos durante o manuseamento e transporte.
O armazenamento de produtos de cerâmica estrutural é feito usualmente em parque descoberto, mas os produtos em sacos ou
embalados requerem um armazém coberto, tal como certos produtos refractários sensíveis à humidade.
2.2.11 Instalações de abastecimento e eliminação (tratamento dos efluentes gasosos
e tratamento de águas residuais de processo)
A extracção de poeiras e as unidades de tratamento de efluentes gasosos dos fornos, as estações de tratamento de águas residuais de processo e os armazéns de combustíveis são instalações de abastecimento e eliminação importantes das fábricas que
produzem produtos cerâmicos. Consoante a emissão de poeiras, as unidades de despoeiramento são pré-separadores centrais
ou locais por força centrífuga, filtros de tecido fibroso, separadores húmidos ou precipitadores electrostáticos. De acordo com o
tipo de emissão, utilizam-se na indústria cerâmica unidades de tratamento de efluentes gasosos de fim de linha, como lavadores,
depuradores e instalações de sorção a seco, assim como pós-queimadores térmicos e catalíticos. Estas unidades localizam-se
sobretudo perto da principal fonte de emissões, ou seja, do forno.
A água residual de processo proveniente do fabrico de produtos cerâmicos contém sobretudo componentes minerais. As estações de tratamento destas águas são frequentemente tanques de sedimentação. A sedimentação dos componentes minerais
inorgânicos pode ser acelerada utilizando agentes de floculação e coagulação.
O armazenamento de combustível depende das características deste. O carvão é conservado em sistemas de armazenamento ao
ar livre e cobertos, sendo o carvão micronizado mantido em silos. O gás de petróleo liquefeito é armazenado em reservatórios especiais sob pressão. O fuelóleo é guardado em tanques e tem de ser aquecido para poder ser bombeado. O gás natural é fornecido
pela rede de abastecimento da empresa que o controla. Podem encontrar-se mais informações úteis acerca do armazenamento
de combustíveis na BREF sobre Armazenamento (ESB).
Dependendo do processo, podem ser necessárias outras instalações, como zonas de fabrico de moldes. Essas instalações produzem-se moldes de gesso que são usados em grandes quantidades, p. ex., na produção de telhas.
2.2.12 2.2.12 Reciclagem na indústria cerâmica
A maioria dos subsectores da indústria recicla materiais como cortes, aparas e produtos não conformes para a etapa de preparação de matérias-primas. Os produtos cozidos de menor qualidade podem também ser reciclados nas fábricas, normalmente
após moagem e peneiração, para formar uma chamote granular. Esta não é plástica e pode conferir benefícios, como a maior
facilidade de secagem e a menor retracção, sendo acrescentada em proporções controladas à composição cerâmica, devido ao
aumento da permeabilidade. Mesmo quando a reciclagem de «caco cozido» não se adequa ao procedimento de que proveio, pode
encontrar saída num processo cerâmico diferente.
43
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Os produtos refractários removidos durante a renovação do revestimento de um forno podem estar contaminados por escórias, sais, vidro ou metal, que poderiam comprometer as propriedades refractárias de qualquer composição cerâmica a que se
acrescentassem. Paralelamente, também vários outros materiais contaminados (p. ex., com materiais contaminados por metais
pesados derivados de vidragem) podem não ser adequados para reciclagem. Os moldes de gesso que atingem o fim da sua vida
útil representam outra perda de processo que não pode ser reutilizada, mas, nalguns casos, podem empregar-se como matériaprima na indústria cimenteira.
Porém, noutros casos – nomeadamente os tijolos face-à-vista e telhas – a recuperação e a reutilização é amplamente praticada e
os tijolos recuperados têm grande procura. Em toda a Europa, ainda se encontra um número elevado de tijolos romanos em estruturas de alvenaria. Há que notar que algumas aplicações de tijolos e telhas granulares ou finamente moídos seriam interessantes
para a produção de materiais cozidos de granulometria semelhante de outros subsectores. Além destes, as «perdas de processos
cerâmicos» moídas e calibradas encontram utilização como agregado parcial em betão para construção ou como enchimento de
asfalto na construção de estradas.
2.2.13 Organigrama geral com as diferentes vias de transformação
A figura que se segue apresenta uma descrição sucinta dos diferentes processos e ilustra as diferentes vias possíveis de fabrico
de produtos cerâmicos [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Matérias-primas
Agentes
auxiliares
Preparação das
matérias-primas
a seco
Materiais
reciclados
Agentes
auxiliares
Misturadores
Preparação das
matérias-primas
por via húmida
Materiais
reciclados
Classificação
Granulação
directa
Secagem
por pulverização
(atomização)
Prensagem
com filtro
Mistura e desgasificação
Prensagem
Conformação plástica
Secagem
Secagem
Tratamento
da superfície
Moldagem
Secagem
Tratamento
da superfície
Cozedura
Acabamento / escolha / acondicionamento dos produtos
Produto
cerâmico
Figura 2.6 : Organigrama geral do processo, com as diferentes vias de processamento
45
2.3 Descrição das técnicas de fabrico de produtos cerâmicos por subsector
2.3.1 Tijolos e telhas
Em ambos os tipos de instalações, dediquem-se estas a tijolos ou a telhas, o fabrico de tijolos e telhas passa pelas fases de extracção das matérias-primas (esta actividade não é tratada neste documento), armazenamento das matérias-primas, preparação
das matérias-primas, conformação, secagem, cozedura e tratamento subsequente. As exigências especiais acerca da superfície
e da cor dos produtos envolve um tratamento superficial por vidragem, engobagem ou formação de relevos superficiais. A figura
que se segue mostra, como exemplo, um esquema do fabrico de telhas prensadas [4, UBA, 2001].
1. Extração das
matérias-primas
Máquina
escavadora
Alimentadores de calha
2. Preparação das
matérias-primas
Misturador de
mandíbulas
Triturador com dois cilindros (laminador)
Pilha
3. Moldagem
Extrusora
Prensa rotativa de múltiplos moldes (prensa revolver)
Secador de túnel ou de câmara
4. Secagem
Forno de túnel
5. Cozedura
6. Tratamento subsequente
Figura 2.7 : Esquema do fabrico de telhas prensadas
A figura que se segue mostra, como exemplo, um esquema do fabrico de tijolos de alvenaria [20, CERAME-UNIE, 2004].
Máquina
escavadora
1. Extração
Alimentadores de calha
2. Preparação
das matérias-primas
Misturador de mandíbulas
Triturador com dois cilindros (laminador)
Pilha
3. Moldagem
Prensa de extrusão e cortador
4. Secagem
5. Cozedura
Secador de túnel ou de câmara
Triturador com dois cilindros
6. Controlo de qualidade, embalagem e armazenamento
Figura 2.8 : Esquema da preparação de tijolos extrudidos durante o fabrico de tijolos de alvenaria
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2.3.1.1 Matérias-primas
46
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INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
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A geologia das argilas utilizadas na indústria cerâmica europeia do tijolo e da telha é extremamente variada, pois cobre um espectro estratigráfico largo que vai do período Câmbrico até a tempos recentes. A maioria das argilas dos tijolos e telhas é de origem
sedimentar e sofreu deposição em variados ambientes sedimentares: sedimentos marinhos, aluviais, fluviais ou fluvioglaciares.
Estes ambientes de deposição variados afectam a mineralogia e a composição química das argilas. A composição mineralógica e
química das argilas utilizadas na indústria cerâmica é muito diferente entre os diversos países europeus. Inclusivamente, podem
empregar-se num só país composições muito variadas. A tabela seguinte apresenta os espectros de composições químicas e
mineralógicas das matérias-primas argilosas empregues na indústria de tijolos e telhas em diferentes países europeus [20, CERAME-UNIE, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Áustria
Composição
química
(% peso)
França
Países
Baixos
Hungria
Itália
Grécia
Dinamarca
Bélgica
Reino
Unido
Suiça
Alemanha
Gama
europeia em
11 países
Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min
S
F
CO2
SiO2
Al2O3+TlO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
CaO
Na2O
K2O
TiO2
CaCO3
MgCO3
MnO
0,00 1,30 0,00
0,05 0,10 0,00
0,0
50,3 70,8 35,0
9,6 18,8
8,0
4,2 8,2 2,0
0,2 3,6 0,0
0,6 15,0 0,0
0,4 1,7 0,1
1,7 3,0 0,1
0,3
Composição
mineral
(% peso)
0,50
0,15
14,0
80,0
<0,01
0,02
<0,01
53,2
30,0
10,0
5,0
18,0
1,5
4,5
2,0
7,3
2,0
0,5
0,0
0,2
1,3
0,5
1,50 0,01 0,75 0,01
0,10 0,02 0,10 0,04
10,0
80,6 42,2 63,0 33,1
8,6 17,6
18,1
8,1
8,4 2,9 7,6 2,7
2,7 1,4 4,5 0,7
8,7 2,1 15,2 0,2
1,0 0,2 1,2 0,2
2,3 0,6 1,3 1,4
1,3
0,5
0,62
0,13
0,70
0,08
16,0
66,3
0,01
0,02
0,2
62,6
2,05 0,01 2,00 <0,01 0,50 0,01 2,00 0,00 2,05
0,07 0,02 0,09 0,00 0,08 0,03 0,16 0,00 0,16
3,6
74,0 40,5 74,5 35,0 77,0 50,0 70,0 33,05 80,60
21,0
7,6
7,2
26,0
14,1
4,3
1,1
17,9
7,2
2,5
12,9
0,8
2,9
0,8
5,5
2,8
0,9
0,3
0,4
1,5
0,5
14
4,3
1,5
5,6
1,0
3,0
0,8
5,85
2,19
0,24
0,91
0,37
0,11
0,20
1,63
0,50
0,01
20,22
39,03
12,90
25,20
3,06
3,19
1,22
45,00
31,00
0,15
11,7
4,8
1,3
0,3
0,8
2,9
0,6
9,0
3,9
0,2
0,2
0,2
1,6
0,6
24,5
11,5
6,6
17,5
0,6
5,9
1,6
7,0
2,4
<1
3,0
0,2
1,0
0,3
29,0
10,0
5,2
23,0
1,5
2,7
1,5
7,0 20,0
1,0 8,0
0,5 3,0
0,5 15,0
0,3 1,2
1,0 4,0
0,5 2,0
5,47 30,0
1,00 11,50
0,00 7,21
0,00 26,00
0,10 14,13
0,10 5,90
0,30 2,00
Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min Máx Min
Quartzo
Feldspato
Calcite
Calcite + Dolomite
Pirite
Caulinite
Illite
Montmorilonite
Vermiculite
21 49
5 15
<2 26
<2
<3
25
2
<2
10
60
25
0
70
39,5
1
71
12
16
3
raro
0 30
0
0 20,5 0
raro
<0,01 2,8 0
5 21,5 2
peq.qtd.
20
4
dominante 7
3 29,5 3
peq.qtd.
7
20
2
ausente
32
14
14
24
2
13
21
18
4
Máx
0,03
0,03
0,0
74,4 6,85 75,42 49,5
Máx
16
1
1
54
24
41
35
10
<1
50
20
25
34
10
0
65
15
8
10
0
0
55
25
17
13
<1
<1
55
33
37
15
1
1
60
25
25
0,00 71,00
0,00 33,00
0,00 41,00
1
5
2
26
42
34
0
5
10
5
15
20
20
0
1
3
5
2
5
15
43
0
0
0
0
0
7
40
40
10
15
0
5
2
0,7
26
40
2
16
0
3
10
10
-
2
40
50
50
-
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
7,00
40,00
60,00
50,00
20,00
Tabela 2.1 : Gamas de composição química e mineralógica das matérias-primas argilosas utilizadas na indústria do tijolo e da telha em diferentes países
A distribuição granulométrica, os outros minerais presentes, a amplitude e a proporção de granulometrias afectam fundamentalmente as propriedades da argila.
A vasta diversidade da composição das matérias-primas resulta numa grande variação das propriedades dos produtos cerâmicos, assim como das emissões gasosas durante a cozedura. Cada uma destas argilas ou respectivas misturas é utilizada para
produzir telhas, tijolos face-à-vista e blocos extrudidos. A maioria das fábricas possui a sua própria extracção de argila, o que
contribui para o carácter local das técnicas de produção utilizadas nos diferentes tipos de produtos.
Foi realizada uma análise de fluoretos e enxofre, pois estes afectam a emissão durante a cozedura, conforme é analisado na
Secção 3.3.1.1 referente aos dados de emissão. O fluoreto, presente na estrutura de minerais argilosos, ascende a 1600 ppm na
Europa, variando muito em cada país. Como exemplo, a figura que se segue mostra uma distribuição da frequência normal do teor
em fluoretos de 312 amostras de argilas provenientes de todas as áreas geográficas da Itália [3, CERAME-UNIE, 2003].
47
Número da Amostra
90
80
70
60
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50
40
30
20
10
0
400-499
500-599
600-699
700-799
800-899
900-999
1000-1099
1100-1199
1200-1299
Concentração em ppm
Figura 2.9 : Distribuição do teor de fluoreto de argila italiana
A maioria das argilas contém vestígios de cloretos. A figura que se segue dá um exemplo da distribuição do teor em cloretos de
argilas italianas [30, CERAME-UNIE, 2005].
140
Número da Amostra
120
100
80
60
40
20
0
0-49
50-99
100-149
150-199
200-249
250-299
300-349
>350
Concentração em ppm
Figura 2.10 : Distribuição do teor de cloro de argila italiana
A variação considerável do teor em enxofre das matérias-primas utilizadas, não só entre os vários países europeus, mas também
dentro de cada país, resulta em grandes variações das emissões resultantes da sua transformação. O enxofre, nas matériasprimas, ocorre sobretudo sob a forma de sulfuretos (pirite). Segundo pesquisas efectuadas em Itália, o enxofre apresenta uma
distribuição lognormal (logarítmica), conforme indica a figura abaixo [3, CERAME-UNIE, 2003].
Número da Amostra
140
120
100
80
60
40
20
0
0-299
300-599
600-899
900-1199
1200-1499
1500-1799
1800-2099
2100-2399
>2400
Concentração em ppm
Figura 2.11 : Distribuição do teor em enxofre de argila italiana
Encontram-se grandes variações não só na magnitude do teor em enxofre, mas também na distribuição deste teor. Isto é demonstrado claramente pelo exemplo das argilas utilizadas na Alemanha, no Reino Unido e na Bélgica, como ilustra a figura abaixo. Mais
de 80% das argilas alemãs contêm quantidades geralmente consideradas baixas e médias de enxofre, ao passo que na Bélgica e
no Reino Unido mais de 75% das argilas possuem um teor médio e elevado de enxofre [3, CERAME-UNIE, 2003].
48
70
60
50
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
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INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
40
30
20
10
0
<0.16
63
25
16
<0.16
63
25
16
<0.16
63
25
16
DE
UK
BE
Gamas de concentração nas matérias-primas (%S em massa)
Figura 2.12 : Teor em enxofre das matérias-primas
Outro material importante onde se encontram grandes variações é o óxido de cálcio (CaO), presente sobretudo sob a forma de
calcite e/ou na estrutura mineral da argila. A presença de CaCO3 actua como «agente de abertura», devido à descarbonatação que
ocorre durante a cozedura. A libertação de HCl, SOx e fluoretos pode ser influenciada pela presença de CaO, devido à formação de
CaSO4 e CaF2. Contudo, a concentração de fluoreto, SOx e HCl nos gases de emissão não está necessariamente relacionada com
o valor de CaO nas matérias-primas, dependendo ainda da temperatura de cozedura e da presença de vapor de água durante este
processo [23, TWG Ceramics, 2005].
Como plastificantes de matérias-primas argilosas, utilizam-se compostos orgânicos, fosfatos e soda. O poliestireno expandido,
ligantes de base celulósica, serradura e materiais inorgânicos, como diatomite e perlite, são necessários como agentes formadores de poros. O engobe, utilizado para o tratamento da superfície, é com frequência constituído por argilas brancas, agentes
de fluxo ou óxidos corantes. O vidrado consiste em misturas de matérias granulares (p. ex.. Al2O3, quartzo, carbonato de cálcio,
MgCO3), agentes de fluxo, argila e óxidos corantes ou fritas.
As matérias-primas são armazenadas a céu aberto ou em armazéns cobertos, doseadores de grande volume, silos de mistura,
silos de envelhecimento, silos de maturação ou em silos com material seco. Em muitos casos, as fábricas de tijolos situam-se na
vizinhança das zonas de extracção das matérias-primas.
2.3.1.2 Preparação das matérias-primas
Aplica-se a preparação a seco e a preparação semi-húmida no fabrico de telhas e tijolos. O método de preparação é seleccionado
consoante os materiais disponíveis, as especificações de qualidade do produto final, o método de conformação e a eficiência
económica.
A preparação a seco é utilizada sobretudo quando se utilizam materiais relativamente secos de menor plasticidade ou se as
especificações requerem produtos de gama alta. O objectivo da preparação a seco é reduzir a granulometria em moinhos de
martelos ou moinhos pendulares e, em simultâneo, secar as partículas até que contenham três a seis por cento de água. É nesta
etapa do processo que se acrescentam os aditivos necessários, p. ex., pode adicionar-se calcário hidratado à argila (3,3 a 0,6%)
para regular e fixar o teor de água e manter uma boa plasticidade, de maneira a facilitar o corte da pasta de argila no processo de
extrusão. Privilegia-se a preparação a seco no processo de fabrico de tijolos face-à-vista, dado que matérias-primas de revestimento como a argila xistosa apresentam um baixo nível de humidade no barreiro, tornando-as especialmente adequadas a este
método de preparação.
Um segundo método de preparação no fabrico de tijolos e telhas é o processo de preparação semi-húmido. O doseamento é
efectuado por doseadores de grande volume. Estes permitem a carregar a granel e dosear diversas matérias-primas. Em muitos
casos, a água de mistura é adicionada ao lote no fim do alimentador até que o seu teor atinja cerca de 20%. A moagem gradual
dos materiais duros resulta numa granulometria máxima inferior a 1,8 mm. Produtos finos, como telhas, possuem uma granulometria entre 0,5 e 0,8 mm. Consoante as características das matérias-primas, utilizam-se moinhos de galgas, laminadores,
cortadores de facas ou raladores-misturadores por via húmida. Por vezes, pode preparar-se e adicionar-se em separado areia;
para este fim, utilizam-se moinhos de maxilas, moinhos pendulares, moinhos de martelos e peneiros. Nalguns casos, a areia e a
argila são armazenadas em separado e misturadas logo antes da conformação.
Pela combinação dos processos de misturar e amassar, chega-se à homogeneização da massa necessária para obter uma boa
plasticidade. Para este fim, utilizam-se raladores-amassadores, misturadores de duplo eixo e amassadores filtro. No fabrico de
tijolos com baixa condutividade térmica, adicionam-se agentes orgânicos e inorgânicos formadores de poros para se obter uma
maior volumetria do poro. Nesta etapa do processo, a massa adquire o teor final em água de 20 a 22% para a conformação. A
água ou o vapor quente facilitam a dissolução e a abertura de pequenas partículas no processo de mistura.
As pastas preparadas são armazenadas em doseadores de grande volume, silos de argila, silos de mistura, silos de envelhecimento ou silos de maturação para que a homogeneização prossiga.
2.3.1.3 Conformação
São utilizados diferentes métodos de conformação, como a prensagem, a extrusão e a conformação pelo processo “soft-mud”
(vejam-se as Secções 2.2.4.2, 2.2.4.3 e 2.2.4.4), consoante o tipo de massa, o teor em água e o produto pretendido.
Na prática, a matéria-prima preparada semi-húmida é predominantemente moldada em extrusoras (fieiras). A massa é extrudida
sob uma pressão de 0,6 a 1,5 MPa, em extrusoraas, com ou sem câmara de vácuo. O molde transforma a massa num corpo
contínuo, que é cortado em peças únicas por um cortador de fio. Este é o método de processamento típico na produção de tijolos
de construção e telhas extrudidas.
As telhas prensadas são fabricadas formando, em primeiro, as chamadas lastras. Após esta etapa, as lastras são moldadas numa
prensa para adquirirem a geometria correcta. Para este fim, empregam-se prensas rotativas mecânicas ou hidráulicas, prensas de
bigorna, prensas de trave oscilante e prensas de mesa giratória. As prensas rotativas de molde único ou múltiplos moldes são as
mais usadas. Nas prensas rotativas, um tambor giratório intermitentemente, sob a forma de prisma de cinco, seis ou oito lados,
suporta um molde de prensa inferior em cada um dos seus lados. De cada vez que o tambor faz uma pausa, o pistão vertical,
que sustenta o molde superior, desce sobre o molde inferior localizado directamente por baixo de si e prensa a lastra de argila
para lhe dar forma. Após esta etapa, o artigo é colocado num transportador especial. São utilizados tipos diferentes de moldes
abertos, tais como moldes de gesso, moldes de ferro fundido lubrificados, moldes revestidos a borracha ou moldes metálicos
com revestimento de borracha vulcanizada.
A superfície visível das telhas é parcialmente engobada ou vidrada. Os tijolos e os tijolos face-à-vista são texturados por perfilamento, remoção de material, escovagem ou adição de areia para criar texturas à superfície.
2.3.1.4 Secagem, vidragem e engobagem
No processo de secagem operam diferentes tipos de secadores (veja-se a Secção 2.2.5), consoante a quantidade de produtos,
o grau de mecanização e a sensibilidade da massa. No fabrico de tijolos são habituais os secadores de câmara e de túnel. No
fabrico de telhas utilizam-se também secadores de câmara e de túnel. Nos secadores de túnel as condições para a secagem de
tijolos vão de menos de 8 horas a mais de 72 horas, a uma temperatura aproximada de 75 – 90 ºC. Os secadores rápidos operam
durante períodos significativamente mais curtos de 8 horas ou menos, no caso dos blocos e alguns tijolos face-à-vista requerem
até 72 horas. Nos secadores de câmara o período de secagem de tijolos dura até 40 horas, a uma temperatura aproximada de
90 ºC [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]. As telhas são secas em secadores de túnel ou de câmara a uma
temperatura de 60 – 90 ºC, em 12 a 48 horas. O teor em água do material cerâmico, antes do processo de cozedura num forno
de túnel, é inferior a 3%. Os secadores são aquecidos sobretudo pela recuperação de calor proveniente do forno e, nalguns casos,
por gás natural ou fuelóleo ou co-geração.
As telhas e os tijolos face-à-vista são por vezes vidrados e engobados na superfície visível, ou em toda a superfície, para que
adquiram cores especiais ou para que a densidade do produto aumente. O vidrado e o engobe são aplicados ao corpo após o processo de secagem. Nalguns casos, a vidragem e a engobagem são realizadas após a conformação. O engobe é uma composição
à base de argila, agentes de fluxo, material de enchimento e pigmentos. O melhor processo de o aplicar em grandes quantidades
é por pulverização.
São adicionados agentes ligantes orgânicos ao engobe para obter melhor ligação entre o engobe líquido e a superfície tratada. O
vidrado é uma mistura de matérias granulares, agentes de fluxo, argila e óxidos corantes, que são sinterizados até se transformarem numa massa vítrea. O vidrado é normalmente aplicado por pulverização numa câmara própria.
2.3.1.5 Cozedura
Hoje em dia, os tijolos e as telhas são cozidos em fornos de túnel, sobretudo em atmosfera oxidante. Um período de redução na
fase de cozedura final, em caso de necessidade, cria efeitos de cor especiais. No período de redução é introduzido combustível
numa atmosfera deficiente em oxigénio. Desta forma, as matérias-primas utilizadas geram os efeitos de cor pretendidos nos
produtos de tijolo.
O artigo a cozer passa através do forno numa série de vagonas próprias. Os tijolos depois de secos são colocados directamente
no vagão do forno de túnel, enquanto as telhas depois de secas são empilhadas para o processo de cozedura no forno de túnel
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clássico em gasetes (em forma de H ou em forma de U). A disposição das gasetes depende do produto específico e é realizada
de maneira a garantir um fluxo óptimo dos gases quentes de cozedura em torno do produto e, por conseguinte, um bom resultado
da cozedura. O material a cozer é aquecido até atingir uma temperatura de cozedura de 800 a 1300 ºC.
Após o tempo necessário para a cozedura, entre duas a cinco horas à temperatura de patamar de cozedura, o material é arrefecido, segundo uma curva específica, até aos 50 ºC.
O tempo de cozedura das telhas nos fornos de túnel varia entre 10 e 40 horas, os tijolos para pavimentos são cozidos entre 45 e 60
horas e os blocos de cerâmica entre 17 e 25 horas. A temperatura do efluente gasoso depende do seu ponto de condensação (e,
logo, da composição), p. ex., em argilas com maior teor em enxofre o ponto de orvalho será mais elevado e, desta forma, a temperatura do efluente gasoso será superior. A tabela abaixo apresenta os intervalos de parâmetros de funcionamento dos fornos de
túnel clássicos [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [27, VDI, 2004], [21, Almeida, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Fornos de túnel
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura de cozedura
Energia específica necessária (secagem + cozedura)
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Tijolos face-à-vista
e pavimentos de argila
Blocos de argila
Blocos de argila
de furação horizontal
Telhas
t/h
m
m2
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
1 - 15
35 - 160
1,3 - 6,0
650 - 1500
1000 - 1300
1600 - 3000
5000 - 20000
100 - 230
3 - 15
60 - 120
4 - 12
350 - 500
900 - 1050
1000 -2500*)
10000 - 50000
100 - 300
3 - 15
60 - 120
4 - 12
250 - 750
950 - 1050
1000 - 2500
10000 - 50000
100 - 150
3 -6
80 - 140
4 - 10
200 - 400
1000 - 1150
1600 - 3500
10000 - 40000
170 - 200
*) incluíndo o conteúdo calorífico do agente formador de poros
Tabela 2.2 : Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel
O método de cozedura rápida em fornos de rolos constitui uma alternativa à tecnologia de cozedura em fornos de túnel clássicos.
Com a introdução da cozedura em camada única, para o fabrico de telhas, o tempo de cozedura reduziu-se e a relação de massa
de refractários de suporte do artigo a cozer diminuiu também. Este método permite, em parte, e em certos casos, uma redução
do consumo de energia no processo de cozedura.
O método de cozedura rápida é realizado em unidades de fornos de menores dimensões e não nos grandes fornos de túnel clássicos. As unidades de menor dimensão permitem maior flexibilidade na adaptação dos parâmetros de cozedura aos produtos
actuais. A densidade de carga de enforna dos fornos de cozedura rápida pode ser inferior a 100 kg/m3. A tabela que se segue
apresenta alguns parâmetros, referentes a telhas, de fornos de túnel clássicos e métodos de cozedura rápida [4, UBA, 2001].
Tipo de forno
Razão de massaAuxiliares de cozedura/ artigos após cozedura
Tempo de cozedura (h)
6:1
3:1
1:1
de 0:1 a 2:1
~50
~10
~2
de 3 a 8
Forno de túnel clássico
Forno de precisão para cozedura rápida
Forno Kéramono monoestrado
Forno de rolos
Tabela 2.3 : Comparação entre os fornos de túnel clássicos e os métodos de cozedura rápida (telhas)
A aplicabilidade do método de cozedura rápida no fabrico de tijolos e telhas depende essencialmente da superfície específica do
produto e da possibilidade de penetração por gases de cozedura quentes. O método de cozedura rápida permite produzir não só
telhas, como também blocos de cerâmica, tais como tijolos furados. A tabela que se segue mostra os intervalos dos parâmetros
de funcionamento dos fornos de túnel de cozedura rápida [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Fornos de túnel de cozedura rápida
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura da cozedura
Tempo de cozedura
Energia específica necessária (secagem + cozedura)
Tabela 2.4 : Parâmetros de funcionamento de cozedura rápida
Unidade
Blocos de argila
Tijolos face-à-vista
Telhas prensadas
t/h
m
m2
kg/m3
°C
h
kJ/kg
16,60 - 18,75
130
máx. 17,6
n.d.
1000
2,5 - 3,5
1250 - 3500
2,1 - 5,4
90 - 120
máx. 3,5
n.d.
1000 - 1080
4-5
1590 - 4500
1,9 - 5,4
80 - 125
máx. 3,3
n.d.
1020 - 1150
3-4
2930 - 4605
No fabrico de produtos especializados, tais como tijolos face-à-vista moldados à mão e de cores especiais, são também utilizados fornos Hoffmann. Estes fornos consistem numa série de câmaras ligadas que são sequencialmente preenchidas com tijolos
secos, fechadas hermeticamente, cozidas quase em contínuo e os gases quentes extraídos de uma câmara para a outra. Este
sistema de ligação com condutas de gases e orifícios entre as câmaras permite também o pré-aquecimento do material e o
arrefecimento dos efluentes gasosos. Um ciclo de cozedura varia habitualmente entre três dias e duas semanas e as densidades
de carga de enforna nas câmaras ligadas podem ultrapassar os 300 kg/m3. Os fornos são agora alimentados sobretudo a gás,
embora se pratique ocasionalmente a alimentação adicional a óleo ou carvão para produzir tijolos com efeitos de envelhecimento
[17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
Os fornos intermitentes podem ser utilizados para produzir telhas, tijolos ou acessórios especializados, normalmente para lotes
mais pequenos. Estes fornos funcionam descontinuamente e os seus tempos de cozedura variam entre 20 e 45 horas, a temperaturas de cozedura entre 1000 e 1100 ºC, com consumos especificos de energia de cerca de 500 a 900 kJ/kg [23, TWG Ceramics,
2005].
Os fornos de túnel clássicos são alimentados sobretudo a gás natural ou fuelóleo e os fornos de cozedura rápida a gás natural. Tal
como referimos, utiliza-se também nalguns casos carvão, coque de petróleo e biomassa.
2.3.1.6 Tratamento subsequente
Conforme o resultado do processo de cozedura, os produtos são escolhidos durante a descarga do forno ou do vagão do forno, por
via automática ou manual. Alguns produtos, como tijolos rectificados, são acabados em máquinas com mós abrasivas.
Por vezes, é aplicado um tratamento a tijolos face-à-vista, telhas ou acessórios com agentes hidrófogos (p. ex. silicone, lanolina),
que altera o comportamento da sua superfície quando é molhada com água.
As telhas são embaladas e colocadas em paletes para serem transportadas até uma unidade de expedição. Entre cada camada
de telhas, coloca-se uma camada de papel, cartão ou madeira, sendo as paletes completas envolvidas por filme plástico termoretracção ou em película. Os produtos são manuseados por empilhadores, gruas móveis e gruas-pórtico.
2.3.1.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de tijolos e telhas
A figura que se segue apresenta os fluxos de entrada e de saída no processo de fabrico de tijolos e telhas [4, UBA, 2001], [23,
TWG Ceramics, 2005].
Energia
Electricidade, fuelóleo, gás natural,
GPL, combustíveis sólidos
Água
Agentes auxiliares
agentes formadores de poros,
(gesso), agentes de sorção,
material de embalagem
Matérias-primas
Argilas, Aditivos
Fabrico de tijolos e telhas
Tijolos,
telhas
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (COV), (metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados,
(moldes de gesso utilizados), lama, cacos,
loiças danificadas, resíduos de embalagem,
poeiras recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.13 : Fluxo de entradas e saídas durante o processo de fabrico de tijolos e telhas
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2.3.2 Tubos de grés
Os tubos de grés são fabricadas segundo as fases de processo abaixo: armazenamento de matérias-primas, preparação das
matérias-primas, conformação, secagem, vidragem, cozedura e tratamento subsequente. A figura que se segue mostra um
esquema do fabrico de tubos de grés [4, UBA, 2001].
Armazenamento
de chamote
Moagem
Armazenamento
da argila
Armazenamento
dA marga vidrada
Dosagem
Dosagem
Moagem
Moagem
Armazenamento
Dosagem
Dosagem
Mistura
Armazenamento
Prensagem
Secagem
Vidragem
Secagem
Cozedura
Escolha
Tratamento do
bocal e encaixe
das juntas
Acondicionamento
Acondicionamento
Armazenamento
Armazenamento dos produtos
Expedição
Figura 2.14: Esquema do fabrico das condutas de argila vitrificada
2.3.2.1 Matérias-primas
Como matérias-primas no fabrico de tubos de grés, emprega-se argila, chamote e vidrado. O vidrado consiste numa mistura de
marga, argila, carbonato de cálcio, dolomite, quartzo e óxidos metálicos. As matérias-primas da chamote, que consistem sobretudo em material reutilizado a partir dos processos da produção cerâmica, bem como a marga para o vidrado, são armazenados em
armazém coberto. Consoante o processo de preparação, os componentes da argila são armazenados a céu aberto ou em tulhas.
A Tabela 2.5 e a Tabela 2.6 mostram as gamas de composição mineralógica e química das argilas utilizadas no fabrico de tubos
de grés [3, CERAME-UNIE, 2003].
Parâmetro(% massa)
Quartzo
min.
máx.
Feldspato
min.
máx.
Caulinite
min.
máx.
Ilite
min.
máx.
Montmorilonite
min.
máx.
Bélgica
Dinamarca
Itália
Holanda
Reino Unido
24
45
8
25
35
50
40
50
21
33
11
18
1
4
1
24
0
0
0
0
24
32
30
60
5
20
20
25
8
20
16
37
10
40
12
30
20
25
40
56
0
8
2
10
0,5
1
0
0
0
0
Tabela 2.5 : Composição mineralógica da argila no fabrico de tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
Parâmetro(% massa)
S
min.
máx.
F
min.
máx.
CO2
min.
máx.
SiO2
min.
máx.
Al2O3
min.
máx.
Fe2O3
min.
máx.
MgO
min.
máx.
CaO
min.
máx.
Na2O
min.
máx.
K2O
min.
máx.
TiO2
min.
máx.
Bélgica
Dinamarca
Itália
Holanda
Reino Unido
0,02
0,05
0,0
0,2
0,01
0,62
0,01
0,05
0,01
0,10
0,03
0,05
0,02
0,06
0,04
0,13
0,02
0,04
0,02
0,05
0,05
0,25
0,50
1,50
0,1
0,3
60
81
55
70
60
75
65
72
55
63
15
27
20
35
15
23
18
23
17
22
1,0
7,4
1,0
10
5,0
7,0
1,5
4,5
6,0
8,0
0,2
1,0
0,0
1,5
0,7
1,5
0,5
1,4
1,7
2,2
0,2
0,5
0,3
0,6
0,0
0,8
0,1
0,3
0,0
0,4
3,0
7,0
0,1
0,6
0,3
1,1
1,0
2,6
1,0
4,0
1,0
3,0
1,8
2,6
2,8
3,9
1,3
1,8
1,0
2,5
0,5
1,0
0,7
1,3
0,9
1,0
Tabela 2.6 : Composição química da argila no fabrico de tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
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2.3.2.2 Preparação das matérias-primas
Para a preparação da argila são utilizados diferentes processos, p. ex., a barbotina. A argila, nas quantidades necessárias, é alimentada por doseadores para o processo de preparação. A moagem fina é realizada por diferentes tipos de moinhos, tais como
moinhos de tambor por via húmida e moinhos de rolos. Os moinhos de tambor por via húmida são também utilizados para o
processo de moagem de componentes de marga do vidrado. Estes componentes são moídos até adquirirem uma granulometria
de 0,06 mm. Após este passo, as partículas de maior calibre são removidas por peneiração. Os componentes finos são suspensos
em água e armazenados em tanques com agitação.
A chamote é triturada e moída em moinhos de maxilas, moinhos pendulares, moinhos de martelos ou moinhos de bolas. A fracção com calibre máximo de 2,5 mm é peneirada e armazenada. A chamote é utilizada como agente de abertura e confere à massa
a resistência e a estabilidade necessárias durante a cozedura. As fracções de argila e chamote são introduzidas na unidade de
mistura gravimetricamente, através de um tapete rolante e balanças de chamote, ou volumetricamente por doseadores, alimentadores de tapete ou alimentadores rotativos.
Na unidade de mistura, os componentes são misturados e é-lhes adicionada água até atingir uma humidade aproximada à de
prensagem, com um teor em água de 15 a 20%. Se necessário, adicionam-se à massa de prensagem agentes orgânicos e
inorgânicos de prensagem e plastificantes. A massa húmida, preparada, é armazenada e homogeneizada em doseadores de
grande volume, silos de argila, cobertos de armazenamento ou instalações de envelhecimento ou maturação com mecanização
adequada.
2.3.2.3 Conformação
Os tubos de grés são moldados em extrusoraas horizontais ou verticais equipadas com câmara de vácuo. A pasta é comprimida
e desgaseificada na câmara de vácuo da extrusoraa, seguida pela conformação da conduta e das juntas em encaixe e espigão.
Depois desta etapa, limpam-se as juntas de encaixe e espigão.
Os corpos da conduta em verde são manuseados por aparelhos especiais, como robots de aderência em vácuo. Os robots colocam os produtos em verde em estantes de secagem. O processo de conformação dos tubos distingue-se pela rigidez da massa
de prensagem, pelos diferentes diâmetros da conduta e pela extrusora de funcionamento periódico.
2.3.2.4 Secagem e vidragem
A secagem sem rotura dos produtos em verde tem lugar em secadores de câmara ou túnel a temperaturas até 100 ºC, até que
restem cerca de 2% de humidade. O tempo de secagem dos acessórios varia entre 70 e 100 horas, oscilando o tempo de secagem dos tubos entre 30 horas (tubos pequenos) e nove dias (tubos grandes). O controlo atmosférico (temperatura, humidade) é
necessário para evitar a distorção dos tubos por contracção desigual.
Robots de preensão especiais seguram o produto seco e imergem-no no tanque de vidrado para recobrir o corpo com vidrado de
marga; é ainda possível efectuar a vidragem por pulverização. No processo de cozedura, o vidrado funde-se com a superfície do
corpo, encerra-o e cobre-o com uma superfície lisa. Se alguma parte da superfície não for para vidrar, tem de ser recoberta com
parafina antes do processo de vidragem.
O artigo vidrado é colocado em vagões de forno de túnel. Por fim, são secos até conterem menos de 1% de humidade residual em
secadores de túnel, que se situam em frente dos fornos de túnel.
2.3.2.5 Cozedura
A cozedura ocorre em fornos de túnel alimentados a gás, predominantemente em atmosfera oxidante. O artigo em verde é cozido
em posição vertical e fixado em auxiliares de cozedura. As temperaturas convencionais de cozedura situam-se entre 1150 e 1250
ºC, sendo o tempo de cozedura de 30 a 80 horas. A tabela abaixo indica a gama dos parâmetros de funcionamento dos fornos de
túnel utilizados no fabrico de tubos de grés [4, UBA, 2001].
Fornos de túnel
Unidade
Condutas em argila vitrificada
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
t/h
m
m2
kg/m3
1-6
80 - 180
6 - 10
150 - 300
Temperatura de cozedura
Energia específica necessária (secagem + cozedura)
Caudal volumétrico de gás
Temperatura do efluente gasoso
°C
kJ/kg
m3/h
°C
1100 - 1200
3000 - 4000
4000 - 18000
160 - 200
Tabela 2.7 : Gama dos parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel
Uma alternativa ao processo de cozedura convencional é o método de cozedura rápida dos tubos de grés. Estes tubos são secos
em dez horas e vidrados por pulverização. Em seguida, passam pelo forno por um período de oito horas. Os tubos são cozidos
enquanto são movimentadas por rolos horizontais. Os acessórios, ou seja, ramificações e aros, são também fabricados pelo
processo de cozedura rápida. À semelhança dos tubos obtidos por cozedura rápida, passam pelo forno de rolos por um período
de oito a onze horas.
O transporte dos acessórios decorre sobre auxiliares de cozedura especiais, que retornam ciclicamente por baixo do forno.
2.3.2.6 Tratamento subsequente
Todos os produtos são inspeccionados após o processo de cozedura. Se necessário, adiciona-se ao encaixe elementos poliméricos de vedação ou vedantes pré-fabricados. Depois desta etapa, os tubos e os acessórios são embalados.
Após a ligação dos elementos de vedação, os tubos de certa dimensão (DN 250 a DN 600) são rectificados por mós abrasivas
para assegurar uma precisão elevada dos encaixes.
2.3.2.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de tubos de grés
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de tubos de grés [4, UBA,
2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Energia
Electricidade, fuelóleo,
gás natural, GPL
Água
Agentes auxiliares
Agentes humidificadores, vedantes,
agentes de sorção, material
de embalagem
Matérias-primas
Argilas, agente de
expansão, vidrado
Fabrico das condutas de argila vitrificada
Condutas de argila,
vitrificada,acessórios
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (COV), (Metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados,
lama, cacos, loiças danificadas, resíduos de
embalagem, poeiras recolhidas, partículas e
aparas
Águas residuais de processo
Imagem 2.15 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico das condutas de argila vitrificada
2.3.3 Produtos refractários
Os produtos refractários são classificados segundo o seu constituinte principal. Os grupos principais são:
— produtos de elevado teor em alumina, grupo 1 (Al2O3>56 %)
— produtos de elevado teor em alumina, grupo 2 (45 %<Al2O3<56 %)
— produtos de cerâmica refractária (30 %<Al2O3<45 %)
— produtos de cerâmica refractária de baixo teor em alumina (10 %<Al2O3<30 %, SiO2<85 %)
— produtos silicosos ou produtos de semi-sílica (85 %< SiO2<93 %)
— produtos de sílica (SiO2>93 %)
— produtos básicos, à base de magnésia, magnésia-crómio, crómio-magnésia, cromite, forsterite, dolomite
— produtos especiais, à base de carbono, grafite, zircónio, zircónia, carboneto de silício, carbonetos (além do carboneto de
silício), nitretos, boretos, espinelas (além da cromite), carbonatos fundidos.
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A indústria de produtos refractários recorre a vários métodos para o fabrico de tijolos. O procedimento mais simples consiste em
cortar as formas a partir de matérias-primas naturais ou produzidas artificialmente. Para fabricar os produtos moldados por fusão,
vertem-se os produtos fundidos em moldes para que possam solidificar na forma de blocos ou tijolos. Os materiais altamente
refractários são hoje cada vez mais fabricados por moagem fina e mistura por via húmida, sendo depois conformados por meio
de extrusão, enchimento por barbotina ou prensagem isostática. Contudo, o chamado método cerâmico de argila pesada é agora
preferido para o fabrico de tijolos refractários. O processo de produção passa pelas fases de armazenamento de matérias-primas,
preparação das matérias-primas, conformação, secagem, cozedura e tratamento subsequente. A figura que se segue mostra um
esquema do fabrico de tijolos básicos que contêm minério de crómio [4, UBA, 2001].
Armazenamento
da magnesite
sinterizada
Armazenamento
do ferro-crómio
Dosagem
Dosagem
Moagem
Moagem
Armazenamento
Armazenamento
Dosagem
Dosagem
Mistura
Prensagem
Secagem
Vidragem
Cozedura
Escolha
ArmAzenamento
dos produtos
Expedição
Figura 2.13 : Fluxo de entradas e saídas durante o processo de tijolos e telhas
2.3.3.1 Matérias-primas
A argila, a chamote e rochas naturais como a quartzite, a dolomite, a magnesite a bauxite, que podem ser calcinadas (veja-se a
Secção 2.2.2.8), assim como matérias de base sintéticas, como, p. ex., corindo sinterizado, carboneto de silício, mulite fundida ou
espinelas, servem de matérias-primas para o fabrico de produtos refractários. Para produzir pastas comprimíveis, adicionam-se
ligantes e agregados às matérias-primas moídas. Utilizam-se tipos muito diferentes de ligantes e agregados, como argilas, sulfitos, betume de carvão, naftaleno, resina sintética, leite de cal, cera, ácido fosfórico, fuligem, grafite e enxofre. As matérias-primas
são armazenadas em tulhas abrigadas. As matérias-primas entregues pré-moídas são mantidas em silos para evitar reacções
entre as matérias-primas e a água.
A tabela abaixo indica os óxidos mais utilizados nas operações de fusão/conformação de produtos refractários, com as temperaturas de fusão correspondentes [3, CERAME-UNIE, 2003].
Nome
Óxido de alumínio
Crómio III
Magnésia
Dolomite
Sílica
Silicato de zircónio
Zircónio
Tabela 2.8 : Óxidos mais utilizados nas operações de fusão/conformação
Fórmula química
Temperatura de fusão(°C)
Al2O3
Cr2O3
MgO
CaO + MgO
SiO2
ZrO2
ZrSiO4
2050
2275
2830
2700
1725
2700
1770
2.3.3.2 Preparação das matérias-primas
Na maioria das vezes, as matérias-primas são moídas grosseiramente e, depois, finamente. A moagem grosseira é realizada
por moinhos de maxilas, moinhos de martelos, moinhos de rolos e moinhos pendulares. A moagem fina é realizada em moinhos
de anéis, moinhos de bolas e moinhos vibratórios. Os materiais moídos e moídos são classificados em diferentes fracções por
peneiros vibratórias. O material de granulometria excessiva volta às unidades de moagem. As fracções são armazenadas provisoriamente em silos, que são depósitos intermédios entre a etapa de preparação e a produção de tijolos. O doseamento é realizado
por balanças. Se necessário, acrescentam-se ligantes, agentes formadores de poros, agentes antiaderentes e lubrificantes dos
moldes. Os componentes são introduzidos em misturadores (sobretudo em misturadores de funcionamento descontínuo), homogeneizados e pré-densificados. Para tal, revelaram-se adequados os raladores-misturadores, os misturadores de contra-corrente
e moinhos de duplo eixo vertical.
A barbotina é produzida misturando as matérias-primas com um agente dispersante como a água. O «pó de prensagem» é fabricado por um processo seco ou por um processo húmido ou semi-húmido seguido de secagem por atomização.
2.3.3.3 Conformação
No processo de conformação emprega-se barbotina e «pó de prensagem». Neste processo, a barbotina é vertida em moldes.
Após um tempo de formação do corpo adequado, o material em verde é removido do molde.
Antigamente, o «pó de prensagem» adquiria a forma pretendida por prensas articuladas. Hoje em dia, as prensas articuladas
foram substituídas por prensas hidráulicas dotadas de modernas unidades de controlo electrónicas. As prensas verificam continuamente os tijolos e, se necessário, realizam ajustes. A força específica da prensa padrão, hoje, é de 80 a 200 MPa. Utilizando
os diferentes programas da prensa, podem adequar-se os tijolos refractários às exigências do cliente.
O método de prensagem isostática tem sido utilizado no fabrico de produtos refractários especiais de alta qualidade. Segundo
este método, enchem-se moldes poliméricos flexíveis com uma mistura de pó atomizado fino. Encerrado o molde, a mistura é sujeita a pressão, o que normalmente é feito num autoclave hidráulico. A pressão é aplicada uniformemente, em todas as direcções,
sobre a forma a prensar por meio de um líquido compressível, obtendo-se assim uma densificação uniforme. Com este processo,
aplicam-se pressões até 300 MPa para o fabrico de blocos de grandes dimensões e formas especiais.
As misturas cerâmicas de vários graus podem ser compactadas até à forma pretendida a pressão relativamente baixa, em
conjunto com oscilações mecânicas criadas por vibradores. Recentemente, o processo de conformação tradicional foi complementado por um novo processo: as misturas a moldar são misturadas com um ligante sensível ao frio. De seguida, as misturas
são vertidas em moldes e endurecidas a temperaturas inferiores a -30 ºC.
2.3.3.4 Secagem
O processo de secagem decorre em secadores de câmara ou túnel e demora, consoante o tamanho dos tijolos, entre um dia e
várias semanas. As formas de maior dimensão são secas sob ar de secagem de humidade controlada. A humidade restante deve
ser inferior a 1% antes de o processo de cozedura se iniciar. A tabela abaixo apresenta exemplos de parâmetros de funcionamento
de secadores intermitentes, cuja importância está a diminuir na indústria de produtos refractários [4, UBA, 2001].
Secadores de câmara
Débito
Volume da câmara de secagem
Densidade da carga enfornada
Temperatura de secagem
Tempo de secagem
Energia específica necessária
Débito volumétrico de gás de combustão
Temperatura do gás de combustão
Unidade
Produtos de argila refractária
Produtos de sílica
t/ciclo
m3
kg/m3
°C
h
kJ/kg
m3/h
°C
18
171
105
80
44
350
1600
60
10
56
180
100
24
300
15 000
60
Tabela 2.9 : Parâmetros do funcionamento intermitente dos secadores (secadores de câmara)
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A tabela abaixo indica os parâmetros de funcionamento de dois secadores de túnel e de um secador de atmosfera controlada [4,
UBA, 2001].
Secadores de câmara
Produto
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura de secagem
Tempo de secagem
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Secador de túnel
Secador de túnel
Secador de atmosfera controlada
t/h
m
m2
kg/m3
°C
h
kJ/kg
m3/h
°C
Argila refractária
2,1
80
1,65
1000
100
48
500
800
40
Magnesite
4
51
2,5
1800
150 - 180
17
1500
11 000
120
elevado teor de alumina
3,5
36
2,7
1000
30 - 200
32 - 48
n.a.
5410
105
Tabela 2.10 : Parâmetros de funcionamento de dois secadores de túnel e um secador de atmosfera controlada
2.3.3.5 Cozedura
Os produtos refractários são cozidos a temperaturas que variam entre 1250 ºC e 1850 ºC. As temperaturas de cozedura dependem da composição das matérias-primas e atingem o início da deformação. As temperaturas de cozedura dos grupos de materiais mais importantes situam-se nos seguintes intervalos:
— tijolos refractários 1250 - 1500 ºC
— tijolos de sílica 1450 - 1500 ºC
— tijolos de elevado teor em alumina 1500 - 1800 ºC
— tijolos de magnésia 1400 - 1800 ºC
Os produtos são cozidos em fornos de túnel, fornos de vaivém e fornos tipo hotte. A tabela seguinte dá exemplos de parâmetros
de funcionamento dos fornos de túnel utilizados na indústria de produtos refractários [4, UBA, 2001].
Fornos de túnel
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura de cozedura
Energia específica necessária (secagem + cozedura)
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Tijolos de magnésio
Tijolos de argila
refractária
Tijolos de bauxite
Tijolos de sílica
t/h
m
m2
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
2-8
150
1,3 - 3
1000 - 2500
1760 - 1850
6000 - 9700
15 000-25 000
250 - 400
4
113
2,4
600 - 1500
1260
3200
10 000 - 15 000
150 - 200
4
116
2,2
600 - 1300
1400
4500
10 000 -15 000
150 - 220
2,1
180
2,8
700 - 1000
1450
9050
1200
120
Tabela 2.11 : Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel utilizados na indústria refractária
A tabela seguinte dá exemplos de parâmetros de funcionamento dos fornos de vaivém para cozedura de produtos de sílica, elevado teor em alumina e cerâmica refractária [4, UBA, 2001].
Fornos intermitentes
Débito
Volume da câmara de cozedura
Densidade da carga enfornada
Temperatura de cozedura
Energia específica necessária (secagem + cozedura)
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Tijolos de sílica
Tijolos com elevado
teor de alumina
Tijolos de argila
refractária
t/ciclo
m3
kg/m3
m2
°C
kJ/kg
m3/h
153
180
850 - 1100
1,3 - 3
1540
4500 - 7000
máx. 50000
40 - 50
20
2000 - 2500
2,4
1340 - 1650
4500 - 8000
máx. 20000
18
25
650 - 1000
2,2
1430
7600
3600 - 7000
Tabela 2.12 : Parâmetros de funcionamento dos fornos intermitentes
A disposição dos tijolos, sobretudo nos fornos de túnel, é cada vez mais frequentemente realizada por máquinas de deposição
automática. Os tijolos provenientes das prensas são manuseados e colocados automaticamente nos vagões do forno e de acordo
com planos de disposição programados. O plano de disposição permite o contacto da chama e dos gases quentes por todos os
lados, requerendo ainda pouca energia. Os fornos modernos funcionam a fuelóleo ou gás natural. Nalguns casos, o aquecimento
eléctrico constitui o padrão para pequenas séries de produtos especiais.
2.3.3.6 Tratamento subsequente
Nalguns casos, é necessário que os produtos refractários cozidos sejam posteriormente tratados por rectificação, esmerilagem
ou polimento, por via húmida ou seca. Após este tratamento, os produtos são colocados em paletes ou embalados e cobertos
com filme plástico para evitar a absorção de água, dado que a protecção tem de ser garantida durante todo o transporte.
2.3.3.7 Procedimentos especiais
São usados procedimentos especiais no fabrico de produtos refractários com características especiais. A formação de ligações
de carbono e impregnação de polimeros são procedimentos em que se utilizam agentes auxiliares especiais. Os tijolos com
ligações de carbono são utilizados sobretudo na produção de aço. Muitas vezes, as matérias-primas são processadas a quente
e prensadas com ligantes de carbono, polímeros ou resinas como ligantes. A ligação das peças prensadas é consideravelmente
reforçada pela maturação e cura. O agente ligante coqueifica durante a maturação com a exclusão de ar a temperaturas de 320
a 550 ºC. Durante o processo de endurecimento, os produtos são aquecidos até cerca de 150 a 220 ºC em fornos eléctricos.
Nalguns casos, os tijolos refractários são impregnados com alcatrão de hulha ou betume para evitar «poros abertos».
2.3.3.8 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de produtos refractários
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de produtos refractários [4,
UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Energia
electricidade, fuelóleo,
gás natural, FPL
Água
Agentes auxiliares
agentes ligantes, plastificante, (gesso),
agentes de sorção, material
de embalagem
Matérias-primas
Argilas, chamota, rochas, matérias-primas
sintéticas
Fabrico dos produtos refractários
Produtos
refractários
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (COV), (Metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados,
(moldes de gesso utilizados), lama, loiças
danificadas, resíduos de embalagem, poeiras
recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.17 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de produtos refractários
2.3.4 Agregados de argila expandida
A argila expandida é um produto cerâmico poroso com uma estrutura de poro uniforme constituída por células finas e fechadas
dotadas de um envolucro externo firme e densamente sinterizado. São fabricados a partir de matérias-primas que contêm argila
e aditivos. A matéria-prima é preparada, moldada e depois sujeita a um processo de cozedura a temperaturas entre 1100 e 1300
ºC, resultando a dilatação num aumento significativo do seu volume.
Para o fabrico industrial de argila expandida é necessário cumprir certas exigências de material. Outro factor importante é o desenho do forno, que deve adequar-se às características das matérias-primas e às quantidades a processar. O processo de dilatação
pode ser influenciado pelos seguintes parâmetros:
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— composição das matérias-primas
— aditivos
— curva de temperatura
— atmosfera do forno
— viscosidade em função dos factores de influência acima indicados.
A experiência prática, durante o fabrico de argila expandida, mostrou que a expansibilidade da argila é determinada pelas matérias-primas e aditivos e pela tecnologia do processo térmico. Os principais factores tecnológicos que influenciam a expansibilidade das matérias-primas são a velocidade de aquecimento e a atmosfera do forno.
O fabrico de argila expandida envolve as seguintes fases: extracção (esta actividade não é tratada neste documento), preparação
das matérias-primas, conformação, tratamento por calor (secagem, cozedura), tratamento subsequente do produto, recuperação
do produto e preparação para o transporte (ensacamento, carregamento). A figura que se segue mostra um esquema do fabrico
de agregados de argila expandida [26, UBA, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]. O processo de conformação não é relevante para
todas as fábricas.
Matérias-primas
como recursos
Argila
xistosa
Extração
Preparação das
matérias-primas
Moldagem
Tratamento dos Efluentes gasosos
Tratamento térmico
secagem/cozedura
Trituração/peneiração
Ensacamento/carga
Figura 2.18 : Esquema do fabrico dos granulados de argila expandida
2.3.4.1 Matérias-primas, aditivos e agentes auxiliares
As matérias-primas para o fabrico das argilas expandidas são argilas de sinterização rápida. Com uma velocidade de aquecimento
controlada e uma gama de temperatura entre 1100 e 1300 ºC, sofrem um aumento significativo de volume. Só são adequadas as
matérias-primas que inicialmente formem uma camada de fusão ou de sinterização piroplástica densa quando são aquecidas a
estas temperaturas e que, em simultâneo, formem dentro do corpo gases (fragmento granulado) com capacidade de se expandir
em corpos viscosos. Para que tal ocorra, é necessária a presença de meios de fluxo associados, como óxidos de ferro, bases,
elementos alcalino-terrosos e substâncias gasogénicas; estes podem existir nas matérias-primas ou ser acrescentados durante
a transformação (processamento).
Estudos prévios mostraram que as características de dilatação de uma argila como matéria-prima não podem ser geralmente
derivadas da sua análise. Podem efectuar-se certas afirmações gerais quanto à composição química/mineral e outras características dos materiais de expansibilidade comprovada:
— plasticidade relativamente elevada, com teor elevado em finos
— teor relativamente elevado de silicatos inter-estratificados, sobretudo do grupo da ilite ou da mica, mais de 40% é vantajoso; o teor em caulinite é normalmente baixo
— o teor em calcite ou dolomite reduz o tempo de dilatação; a cal em pedaços é prejudicial, pois pode posteriormente provocar escamação
— composição química:
- Al2O3: 12 – 25 %
- SiO2: 47 – 78 %
- fluxo (Na2O, K2O, CaO, MgO, Fe2O3, FeO): 8 – 29 %
- Corgânico: 0 – 2,5 %
- FeS2: deve ser de granulometria fina (resíduos no produto final ≤1,0 ou 1,5% de SO3)
— composição mineralógica:
- quartzo: 7 – 45 %
- carbonatos: 0,1 – 17 %
- minerais argilosos: 40 – 80 %
- feldspato: 5 – 25 %
- outros: 3 – 17 %
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— o amolecimento piroplástico da massa ou dos grânulos deve ocorrer durante a fase mais favorável do processo de formação de gás; esta permite obter a dilatação mais vantajosa, de pelo menos 50 a 100 K.
As argilas naturalmente inadequadas para dilatação podem tornar-se expansíveis acrescentando aditivos e agentes auxiliares
adequados, que tornam o fabrico de produtos expandidos com características especiais mais fácil (por exemplo, se o objectivo
for maximizar as características de isolamento térmico, acrescentam-se com frequência auxiliares de dilatação à argila expandida) e, por vezes, também mais seguro. Os exemplos de aditivos (agentes de fluxo e agentes de libertação) e agentes auxiliares
(auxiliares de dilatação) apresentados na tabela seguinte revelaram-se particularmente fiáveis:
Secadores de câmara
Auxiliares de dilatação
Agentes de libertação
Óxidos de ferro
Hidróxidos de ferro
Argilas iliticas
Óleos pesados
Lignosulfonato
Carvão/coque ultrafino
Argilas betuminosas
Compostos de calcário
Dolomite
Tabela 2.13 : Exemplos de aditivos e agentes auxiliares que favorecem a dilatação
Os tipos de aditivos e agentes auxiliares dependem da composição da matéria-prima, da tecnologia do processo de fabrico
(processamento de argilas húmidas ou secas, veja-se a Secção 2.3.4.2), a disponibilidade económica e as características da
emissão. A dosagem situa-se normalmente entre 0 e 10% por peso.
2.3.4.2 Sistema geral e tecnologia do processo
2.3.4.2.1 Conformação
Para a preparação das matérias-primas e conformação utilizam-se duas técnicas básicas, consoante o teor de humidade da
argila.
No caso de argila com teor de humidade elevado, a técnica mais comum consiste no processo por via húmida: no processamento
e na homogeneização mecânicos realizados no armazenamento de argila, raladores-misturadores, desintegradores, misturadores
de duplo eixo e amassadores, as argilas dúcteis (com aditivos) são introduzidas num secador rotativo. Através de uma sequência
adequada de acessórios de fixação do forno de secagem, como cadeias, barras transversais e placas, os fragmentos de argila
são ainda mais fragmentados.
No caso de argilas mais secas, a técnica mais comum consiste no processo por via semi-seca: utiliza-se um moinho primário
para fragmentar grandes pedaços de matéria-prima até que atinjam uma granulometria inferior a 100 mm. O material pode ser
homogeneizado durante o armazenamento automático e obtido utilizando uma draga escavadora. Na unidade de moagem a
seco, a argila é moída entre a base de moagem rotativa e os laminadores. A argila em pó é introduzida no granulador de pratos
inclinados, assim como a água. O movimento giratório do prato provoca a formação de grânulos esféricos, descarregados pelo
seu bordo inferior; o movimento de rolamento possui um certo efeito granulador.
Adicionam-se reagentes adequados para reduzir a tensão superficial da água adicionada. Influencia-se o tamanho dos grânulos
e adaptam-se as características às matérias-primas respectivas alterando a velocidade e a inclinação do prato e a altura do seu
bordo. Os grânulos passam através de um «tambor de pó» (tambor rotativo com pendente) onde se lhes aplica pó de calcário à
superfície. Este pó impede a aglomeração dos grânulos em verde e protege-os posteriormente no forno de cozedura/expansão.
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2.3.4.2.2 Tecnologia do processo térmico
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As tendências no projecto de fornos caracterizam-se pelo esforço em desenvolver sistemas de adaptabilidade simples e flexível,
tanto em termos das matérias-primas, como das características do produto pretendidas. Uma forma de a obter é pelo controlo
variável da cozedura e do ar, em combinação com tempos de transferência de cada fase térmica. A curva de temperatura ideal
para atingir a densidade pretendida depende da mistura de matérias-primas e aditivos. Para optimizar o procedimento, os préaquecedores localizam-se a montante do forno de expansão propriamente dito. O tipo de pré-aquecedor mais comum é o forno
rotativo de secagem (forno rotativo). Para o arrefecimento, utilizam-se vulgarmente dispositivos como refrigeradores de coluna
(“shaft cooller”), refrigeradores rotativos, refrigeradores de satélite, refrigeradores de grelha ou de tremonha (“hopper cooler”).
Os fornos rotativos utilizados para o fabrico da argila expandida funcionam normalmente em modo de contra-corrente, ou seja, o
material e o meio de aquecimento movem-se em direcções opostas. A matéria-prima é introduzida pelo lado frio do forno. Devido
à inclinação do tambor e à rotação do forno, o material desloca-se para a extremidade quente do forno, ou seja, para a zona de
alta temperatura. O tempo de transferência depende da inclinação do forno, da sua velocidade e dos acessórios internos que
contém. O tempo tem uma influência significativa nas características do produto. Para prevenir a adesão dos grânulos, os fornos
estão por vezes equipados com acessórios de internos apropriados, como correntes suspensas. As dimensões do forno dependem da técnica utilizada. O comprimento dos fornos rotativos varia de 4 a 80 m e os diâmetros de 1,0 a 4,5 m. Os combustíveis
habitualmente utilizados são o fuelóleo, o carvão, o gás e os combustíveis alternativos/secundários são de origem orgânica (p.
ex. biocombustíveis, biomassa) e não-orgânica (p. ex., óleos usados, solventes). O processo produtivo visa optimizar o equilíbrio
térmico graças à utilização de uma gama alargada de opções de temperatura e tempo de aquecimento.
2.3.4.2.3 Reacção química durante a dilatação
Durante o aquecimento dos grânulos forma-se vapor de água a partir da água residual, assim como oxigénio, vapor de água dos
processos de constituição, gases de decomposição de substâncias orgânicas, dióxido de enxofre e ácido carbónico a partir de
carbonatos. Em simultâneo, os poros à superfície começam a fechar-se. O produto expandido (com uma estrutura celular interna
mais ou menos fina) forma-se devido ao facto de os gases se dilatarem com o aumento da temperatura. As principais reacções
que ocorrem durante a dilatação são:
3Fe2O3 = 2Fe3O4 + 0,5 O2 (formação de magnetite)
2Fe2O3 = 4FeO + O2
2Fe3O4 = 6FeO + O2
1Fe2O3 + SiO2 = 2FeO*SiO2 + 0,5 O2 (formação de faialite)
3Fe2O3 + C = 2Fe3O4 + CO
1Fe3O4 + C = 3FeO + CO (formação de wuestite)
3Fe2O3 + CO = 2Fe3O4 + CO2
1Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
1Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2
1FeS + 1.5 O2 = 1FeO + SO2
1CaCO3 = 1CaO + CO2
1MgCO3 = 1MgO + CO2
Consequentemente, os principais elementos e compostos gasosos libertados são oxigénio, monóxido de carbono, dióxido de
carbono e/ou dióxido de enxofre, tendo um ou mais dos quais de estar presente para que o processo de dilatação ocorra. Isto
dá-se sobretudo na gama alargada de temperaturas de cerca de 750 a 1300 ºC.
2.3.4.2.4 Passagem pelo crivo e moagem subsequentes
No fabrico de agregados de argila expandida, após o processo de tratamento pelo calor, os agregados sofrem um processo de
passagem pelo crivo e moagem para se obter a granulometria e a qualidade pretendidas. Utiliza-se normalmente passagem pelo
crivo a seco e moinho refinador (martelos ou laminadores) por via seca.
2.3.4.3 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de agregados de argila expandida
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de agregados de argila expandida [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [28, Schorcht, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Energia
Electricidade, combústivel fóssil,
enegia biológica e alternativa
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
Água
Agentes auxiliares
Agentes de sorção,
auxiliares de expansão
Matérias-primas
Argilas, aditivos
Fabrico dos agregados de argila expandidos
Granulados
de argila expandida
Ruído
Calor em excesso
63
Emissões para a atmosfera
Partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (COV)
Perdas/resíduos de process
filtros usados, agentes de sorção utilizados,
poeiras recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.19 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de granulados de argila expandida
2.3.5 Azulejos e ladrilhos
O processo de fabrico de azulejos e ladrilhos consiste numa série de fases sucessivas:
— armazenamento das matérias-primas
— preparação da pasta (pó de prensagem (processo seco ou húmido) ou pasta de extrusão)
— conformação
— secagem do material em verde
— preparação do vidrado e vidragem
— cozedura (com ou sem vidragem)
— polimento
— escolha e embalagem.
Consoante o produto a realizar é ou não vidrado e se utiliza cozedura única, dupla ou tripla, o ladrilho será ou não vidrado numa
dada fase do processo, ou a ordem das fases de vidragem e cozedura podem ser ordenadas da forma adequada. A figura que
se segue mostra um esquema das diferentes possibilidades para o fabrico de ladrilhos e azulejos [3, CERAME-UNIE, 2003], [23,
TWG Ceramics, 2005].
64
Matérias-primas
dos corpos cerâmicos
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Ladrilhos
não vidrados
Ladrilhos vidrados
de bicozedura
Ladrilhos vidrados
de monocozedura
Preparação dos corpos
cerâmicos
Preparação dos corpos
cerâmicos
Preparação dos corpos
cerâmicos
Moldagem
Moldagem
Moldagem
Secagem
Secagem
Secagem
Cozedura de chacota
Matérias-primas
do vidrado
Preparação e aplicação
do vidrado
Preparação e aplicação
do vidrado
Cozedura
Cozedura do vidrado
Cozedura
Polimento
(facultativo)
Polimento
(facultativo)
Polimento
(facultativo)
Escolha,
embalagem
Escolha,
embalagem
Escolha,
embalagem
Produto final/expedição
Figura 2.20 : Esquema do fabrico dos azulejos e ladrilhos
2.3.5.1 Matérias-primas
As argilas e os caulinos são matérias-primas plásticas habitualmente usadas no fabrico de ladrilhos e azulejos. A chamote,
o quartzo, o feldspato, o carbonato de cálcio (calcite), a dolomite e o talco são matérias-primas não-plásticas com diferentes
funções na composição da pasta (por exemplo, o feldspato actua como agente de fluxo, ao passo que a calcite possibilita a
formação de fases cristalinas). As mesmas matérias-primas, em combinação com vidrado fritado, óxidos metálicos e corantes,
são utilizadas nos vidrados.
Para reduzir o consumo de energia no processo de secagem, através da redução do teor em água, acrescentam-se electrólitos
como silicato ou difosfato de sódio.
Essencialmente, os elementos da composição são transportados para a área de armazenamento de matérias-primas na forma
de materiais a granel. Estes materiais são armazenados a céu aberto, em abrigos de armazenagem, em tulhas ou em silos. Os
materiais de menor dimensão são transportadas e armazenadas em sacos e recipientes, e os materiais líquidos em tanques
fechados.
2.3.5.2 Preparação das matérias-primas
A preparação das matérias-primas inclui diferentes operações e técnicas de acordo com o tipo ou forma da peça a produzir.
O doseamento das matérias-primas é realizado gravimetricamente tendo em consideração o seu grau de humidade. Para corar os
componentes da pasta adicionam-se pequenas quantidades de pigmentos, óxidos metálicos ou corantes. Os materiais maiores
são pré-moídas em moinhos de rolos ou moinhos de bolas tipo Alsing. Após a pesagem, os materiais pré-moídos são moídos
(incluindo água e electrólitos) em moinhos de bolas por via húmida, os quais podem ser descontínuos ou contínuos. Uma outra variação consiste no processo de elutriação (“elutriation”) e homogeneização das matérias-primas doseadas em grandes tanques. A
suspensão é bombeada dos tanques para moinhos de tambor por via húmida. O teor em água da suspensão é de cerca de 35%.
Após a moagem fina (até se atingir uma granulometria <0,1 mm), a suspensão é peneirada gradualmente e armazenada em
tanques próprios com agitação. A suspensão é transformada quer num corpo plástico («pasta de extrusão»), quer num «pó para
prensagem». A produção e o tratamento da barbotina são invulgares no fabrico de ladrilhos e azulejos.
As «pastas de extrusão» preparam-se habitualmente em raladores-misturadores ou unidades de laminação. Para produzir a «pasta de extrusão», retira-se a água da suspensão por filtro-prensas ou filtros rotativos até que o seu conteúdo se situe entre 20
e 25% de humidade. São adicionadas substâncias orgânicas ou inorgânicas à composição para maximizar a sua plasticidade.
Entre estas substâncias, contam-se alginatos, dextrina, linhina, metilcelulose, etilcelulose e parafina. Um processo especial de
preparação matérias-primas para a conformação plástica é a moagem fina em moinhos secos, mistura e ulterior adição de cerca
de 20% de água (processo de Buchtal) [23, TWG Ceramics, 2005].
Os ladrilhos são fabricados predominantemente utilizando «pó de prensagem», fabricado por um processo húmido ou seco.
No processo húmido, a suspensão é bombeada dos tanques de armazenamento com agitação para atomizadores. A secagem
é efectuada a temperaturas de 350 a 450 ºC até que o teor de água seja de 5 a 9%. O calor fornecido ao atomizador advém da
combustão de gás natural ou fuelóleo. Os aditivos orgânicos da barbotina são acrescentados para maximizar as características
de deslizamento do pó. Estes aditivos podem ser de natureza orgânica ou inorgânica, sendo os mais utilizados na preparação da
composição da pasta o silicato de sódio, o tripolifosfato de sódio e os acrilatos. Dado o teor significativo em argilas na pasta, é
normalmente desnecessário utilizar ligantes como a carboximetilcelulose, a metilcelulose e o álcool polivinílico, etc. na sua composição, excepto em circunstâncias especiais (p. ex., tamanhos grandes) [23, TWG Ceramics, 2005].
O processo por via seca inclui a moagem a seco em moinhos pendulares, de martelos e de anéis, seguida da humidificação
adequada do pó moído, que deve atingir um teor médio de humidade de cerca de 5– 7%.
2.3.5.3 Conformação
A «pasta de extrusão» é moldada numa extrusora (fieira) com a forma do molde e cortada com a geometria pretendida. Os produtos habitualmente fabricados a partir deste processo plástico são as forras ou plaquetas. Os ladrilhos de faiança e grés cerâmico
são fabricados predominantemente utilizando «pó de prensagem», O pó é moldado em corpos de prensagem em prensas articuladas de impacto, prensas de parafuso ou prensas hidráulicas, com uma pressão de cerca de 35 MPa. Normalmente, empregamse prensas multifuncionais, capazes de formar quatro ladrilhos por ciclo. O material prensado é polido e colocado automática ou
manualmente no vagão do forno de túnel ou no secador de rolos.
2.3.5.4 Secagem
Os corpos prensados são secos sobretudo em secadores de túnel, de rolos ou verticais. Para aquecer o secador, utiliza-se o calor
residual do forno ou queimadores de gás natural ou fuelóleo. A secagem é realizada a temperaturas que variam com o tipo de
tecnologia; p. ex., nos secadores verticais, oscila entre 200 e 220 ºC e os secadores de túnel entre 300 e 350 ºC. O tempo de
secagem vai de uma a quatro horas, consoante o teor em água do material. O teor de humidade residual necessário é inferior a
1%, para evitar fissuras e erros de vidragem durante o processo de cozedura.
2.3.5.5 Cozedura e vidragem
Os ladrilhos podem ser produtos vidrados ou não vidrados de monocozedura ou vidrados em bicozedura dupla ou mesmo tripla
(terceiro fogo). No processo de bicozedura, os ladrilhos passam primeiro pela cozedura de chacota. Esta é realizada a temperaturas de 1050 a 1150 ºC em fornos de túnel clássicos (em 20 a 50 horas) ou em modernos fornos de rolos durante uma a duas
horas. Os fornos descontínuos raramente são utilizados no processo de cozedura de chacota. Depois desta etapa, os ladrilhos são
escolhidos automaticamente e transportados para o processo de vidragem. O vidrado é aplicado aos ladrilhos por pulverização ou
cortina. As máquinas de vidragem estão equipadas com aplicadores de decoração. Além disso, é possível utilizar-se máquinas de
serigrafia para fins decorativos, os quais se podem também obter por técnicas de gravura ou impressão. As matérias-primas de
vidragem são muitas vezes desenhadas sob a forma de fritas. Todos os componentes de uma frita estão já doseados, cozidos e
moídos. Substâncias como o chumbo são ligadas em fritas sob a forma molecular de maneira que a água não as possa remover
nesta etapa do processo.
A cozedura final tem lugar em fornos de rolos, de túnel ou descontínuos (intermitentes). Os ladrilhos vidrados colocam-se em
auxiliares de cozedura e são cozidos a temperaturas de 1050 a 1300 ºC em fornos de túnel ou fornos de rolos sem auxiliares de
cozedura. Os ladrilhos de formas especiais são cozidos em fornos de vaivém/intermitentes ou fornos de túnel a uma temperatura
máxima de 1100 ºC. A tabela abaixo exemplifica parâmetros de funcionamento de fornos de túnel e fornos de rolos.
Unidade
Produto
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura de cozedura
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
t/h
m
m2
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
Tabela 2.14: Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel e dos fornos de rolos
Forno de túnel
Cozedura de chacota
Cozedura final
Forno de rolos
Cozedura única (monocozedura)
2,8
120
1,5 - 2,0
500 - 700
1100
3500
15000
180
Ladrilhos com maior absorção de água
1,2
60
0,8 - 1,2
10 - 30
1250
2900
10000
160
1,6
80
0,5 - 1,0
10 - 30
1300
2200
13000
200
65
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Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
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DIRECÇÃO-GERAL
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INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Unidade
Forno de túnel
Cozedura final
Produto
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura de cozedura
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
t/h
m
m2
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
não vidrados
1,2
130
1,5 - 2,0
700 - 1000
1200
3900
15000
220
Forno de rolos
Cozedura única (monocozedura)
Ladrilhos com menor absorção de água
não vidrados
2,1
80
1,2
20 - 30
1220
2900
10000
160
vidrados
2,1
60
0,8 - 1,0
20 - 30
1230
2500
13000
160
Tabela 2.14: Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel e dos fornos de rolos
2.3.5.6 Tratamento subsequente
Após a cozedura final, alguns tipos de ladrilhos (sobretudo os ladrilhos de grés cerâmico não-vidrado) podem ser rectificados ou
polidos. Por fim, os ladrilhos são escolhidos, embalados e colocados em paletes de forma manual ou automática. As paletes são
envolvidas em filme plástico numa máquina de embalagem.
2.3.5.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de azulejos e ladrilhos
Os fluxos de entrada e de saída mais importantes no processo de fabrico de azulejos e ladrilhos são apresentados na figura que
se segue [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Energia
Electricidade, fuelóleo,
gás natural, GPL
Água
Agentes auxiliares
Plastificante, electrólitos,
agentes de sorção,
material de embalagem
Matérias-primas dos
corpos cerâmicos
Argilas, caulino, feldspato,
quartzo,chamote
Matérias-primas
do vidrado
Fritas, caulino, areia,
pigmentos, opacificantes
Fabrico dos azulejos e ladrilhos
Azulejos
e ladrilhos
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
Partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados,
lama, caco, resíduos de embalagem, poeiras
recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.21 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de azulejos e azulejos
2.3.6 Louça utilitária e decorativa
O processo de fabrico de cerâmica doméstica é constituído pelas fases principais: armazenamento de matérias-primas, preparação das matérias-primas, conformação, secagem, cozedura, vidragem, decoração e tratamento subsequente. Como exemplo típico do fabrico de cerâmica doméstica, a figura que se segue mostra as fases de fabrico da porcelana de mesa [4, UBA, 2001].
Armazenamento
do caulino
Armazenamento dos
materiais duros
Armazenamento
do vidro
Dosagem
Dosagem
Dosagem
Mistura
Moagem
Moagem
Mistura
Peneiração
Desidratação
(térmica.)
Peneiração
Desidratação
(mecânica.)
Armazenamento
Dosagem, Mistura
Pasta plástica
Enchimento
Moldagem plástica
Barbotina
Secagem
Polimento
Cozedura de biscoito
Vidragem
Cozedura final
Esmerilagem
Decoração
Cozedura da decoração
Escolha
Embalagem
Expedição
Figura 2.22 : Esquema do fabrico de porcelana de mesa
2.3.6.1 Matérias-primas
Como principais matérias-primas no fabrico de cerâmica doméstica, utilizam-se argilas plásticas, feldspato e quartzo. As diferentes misturas para a pasta e o vidrado são entregues na fábrica e armazenadas em silos, sacos e recipientes, consoante o teor em
humidade da matéria-prima, o método de armazenamento e o tamanho das partículas. Para que as características da pasta sejam
adequadas, utilizam-se diversas matérias-primas com parâmetros diferentes.
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A Tabela 2.15 e a Tabela 2.16 mostram as gamas habituais de composição mineralógica e química das matérias-primas utilizadas
no fabrico da cerâmica doméstica [3, CERAME-UNIE, 2003].
Composição mineral (%)
Faiança
Vitrificado
Porcelana
Porcelana de ossos
Grés
Caulino
Argila plástica
Feldspato*
Talco
Sílica
Sílex
Cinza de ossos*
25
15 - 25
0 - 15
0 - 35
20 - 35
0
0
25
25
20
0
0
30
0
55
0
15
0
30
0
0
25
0
25
0
0
0
50
0
0
30
0
70
0
0
* Sienito nefelínico: é geralmente uma alternativa ao feldspato e à cinza de ossos
Tabela 2.15 : Valores típicos da composição mineralógica das matérias-primas utilizadas no fabrico de cerâmica doméstica
Composição mineral (%)
SiO2
Al2O3
Outro
Caolino
Argila plástica
Feldspato
Sienite nefelínico
Talco
Sílica
Sílex
Cinza de ossos
55
75
70
60
60
95
90
0
35
20
20
25
0
0
0
0
10
5
10
15
40 (MgO)
5
10
100 (Ca5(PO4)3OH)
Tabela 2.16 : Valores típicos da composição química das matérias-primas utilizadas no fabrico de cerâmica doméstica
2.3.6.2 Preparação das matérias-primas
A preparação das matérias-primas para o fabrico da cerâmica doméstica é realizada por um processo de via húmida ou seca.
Em geral, produz-se «pasta de extrusão» e «pó de prensagem». Os componentes da pasta são doseados principalmente por
gravimetria. Caso os compostos de caulino estejam dissolvidos na água, ocorre também doseamento volumétrico. Em geral,
as matérias-primas para a vidragem são doseadas gravimetricamente. Aos compostos plásticos da pasta é introduzida água
em tanques com agitação. A moagem por via húmida posterior é realizada em moinhos de bolas seguindo para tanques com
agitação. Os componentes da pasta são frequentemente entregues já com os parâmetros das partículas correctos para que não
seja necessária moagem adicional. Os componentes plásticos e duros da pasta são misturados em agitadores ou misturadoras,
peneirados para remover impurezas e posteriormente sujeitos a desferrização para remover compostos de ferro. Esta operação é
realizada em campos electromagnéticos. A barbotina é desidratada mecanicamente em filtro-prensas ou termicamente em atomizadores. Para a produção da «pasta de extrusão», o conteúdo em água da barbotina é reduzido de 65% para 20 a 25% em filtroprensas ou em filtros rotativos. A pasta de filtração é homogeneizada e moldada em placas nos filtros-prensa. Para a produção de
«pó de prensagem», a barbotina é desidratada até atingir um teor em água de 5 a 8% em atomizadores. De seguida, a barbotina,
é bombeada para o atomizador por uma bomba de bomba de pistons. O teor em água é reduzido por uma corrente de gás quente.
Os gases de exaustão do atomizador alimentado aquecido a gás e o vapor de água saem pelo topo do atomizador.
Os aditivos orgânicos da barbotina e ligantes são acrescentados ao «pó de prensagem» para que este adquira as características
de suavidade e deslizamento correctas. Para tal, utiliza-se carboximetilcelulose, metilcelulose, éter de celulose, álcool polivinílico,
acetato de polivinilo e polissacarídeos, acrescentando-se oleína, óleo mineral, ácido esteárico e cera. A parcela de agentes deslizantes e agentes ligantes no «pó de prensagem» situa-se entre 0,2 e 0,4% p/p. A formação de pó pelo processo de leito fluidizado
pode ser usado com um menor consumo de aditivos fluidificantes e agentes ligantes, fornecenco assim boas características de
conformação.
A formação de grânulos pelo processo de secagem em leito fluidizado, bem como os processos não térmicos de formação de grânulos são alternativas futuras para a produção de “pó de prensagem“. O consumo específico de energia no processo de produção
de grânulos em leito fluidizado é superior ao processo de atomização mas o consumo específico de energia térmica é inferior.
Se a «pasta de extrusão» para a conformação plástica for produzida utilizando «pó de prensagem», mistura-se o pó e a barbotina
resultante até que o teor em água seja de 20 a 25%. Os “tarugos” cilíndricos extrudidos são armazenadas durante algum tempo
para garantir que a humidade e a tensão são homogéneas. São utilizados aditivos e agentes orgânicos e ligantes inorgânicos,
como cloreto de magnésio, sulfato de magnésio, fosfatos ou bórax para aumentar a resistência dos componentes plásticos para
a conformação plástica macia.
As “lastras” do filtro, os resíduos de componentes plásticos para conformação plástica dura ou o «pó de prensagem» são dissolvidos em água para produzir barbotina. O teor em água da barbotina varia entre 25 e 35%. Para garantir que as características
de deslizamento são boas mesmo quando o teor de água é baixo utilizam-se aditivos como soda, silicato de sódio ou potássio,
cáusticos ou ácido húmico.
2.3.6.3 Conformação
Existem três tipos diferentes de processos de conformação no fabrico de cerâmicas domésticas. Os produtos planos, como
travessas e pratos, são predominantemente fabricados pelo processo de prensagem a seco. Os produtos ocos, como vasos,
fabricam-se pelo processo de conformação por vazamento, enquanto chávenas e jarras se produzem pelo processo de conformação plástica.
No processo de prensagem a seco, o «pó de prensagem» (teor em água de cerca de 5%) é prensado isostaticamente com agentes
auxiliares. O «pó de prensagem» é introduzido numa prensa, que consiste num molde superior e outro inferior. No molde inferior, a
membrana isostática funciona como peça principal de compressão. O molde superior da prensa é desenhado com várias formas,
conforme o produto. As prensas horizontais com cabeças de vários formatos permitem produzir diversos produtos com grande
rendimento. As prensas de cabeça dupla produzem até 1200 peças por hora. O pó é prensado até adquirir a forma pretendida com
uma pressão de 30 MPa. A vantagem deste processo é o baixo teor em água dos produtos em verde.
No processo de conformação plástica, a «pasta de extrusão» (teor em água de 20 a 25%) é formada em máquinas de conformação com o auxílio de ferramentas de perfilagem. Os materiais equilibrados dinamicamente produzem-se em moldes de gesso
fabricados em instalações especiais. O corpo plástico cilíndrico é cortado em fatias idênticas. Na etapa seguinte, estas são
mecanicamente repartidas pelos moldes de gesso das máquinas de conformação. A duração dos moldes de gesso é muito curta,
sendo comum a sua utilização em apenas 100 a 150 peças. Recentemente, foram empregues moldes porosos constituídos por
materiais poliméricos para aumentar a duração.
Os artigos não equilibrados dinamicamente são produzidos por enchimento com barbotina. A formação do corpo dá-se por desidratação da barbotina em moldes de gesso, sendo o processo de conformação por vazamento sólido utilizado sobretudo para
a produção de artigos planos. Os vasos e jarros são fabricados pelo processo de conformação por vazamento (drain casting).
Para o fabrico em escala industrial utilizam-se máquinas de conformação, enquanto a produção em pequena escala é realizada
por conformação manual. O tempo de formação do corpo pode ser reduzido sob pressão. A conformação sob pressão decorre
em moldes poliméricos porosos sob pressões até 4 MPa. A conformação sob pressão é muito mais rápida do que o processo
convencional, durando os ciclos de conformação apenas dois ou três minutos.
A prensagem plástica é um outro processo usado no fabrico de cerâmica doméstica. Os produtos são fabricados em moldes de
gesso ou poliméricos de duas peças. Em comparação com o processo de enchimento por barbotina utilizando um corpo plástico,
este processo reduz consideravelmente o tempo de formação do corpo.
2.3.6.4 Secagem
Os produtos produzidos pelo processo de enchimento por barbotina ou pelo processo de conformação plástica têm de ser secos
em secadores especiais até que o seu teor em água se reduza para menos de 2%. Para esta desidratação, utilizam-se secadores
de câmara e de túnel, alimentados com o calor residual dos fornos, gás natural ou fuelóleo EL. Os secadores de infravermelhos e
microondas constituem uma alternativa ao processo de secagem convencional. Estes secadores são utilizados para a pré-secagem dos componentes moldados e também para a secagem de moldes de gesso usados e novos. Os secadores de microondas
são construídos sob a forma de câmara, túnel ou passagem entre câmaras.
A rugosidade da superfície e as marcas do molde que resultam do processo de conformação são removidas no processo de
acabamento. O acabamento é efectuado com facas e pelo tratamento subsequente com uma esponja húmida. Os produtos prensados e conformados em rollers são limpos sobretudo por máquinas, mas outros produtos são tratados manualmente. No caso
do fabrico em escala industrial, os processos de conformação, secagem e acabamento unem-se numa etapa do fabrico.
2.3.6.5 Cozedura, vidragem e decoração
Os produtos de cerâmica doméstica são cozidos entre uma e quatro vezes, dependendo do material e da técnica de produção. No
primeiro passo, a cozedura de chacota confere ao produto semiacabado a resistência e a absorção necessárias para a vidragem.
As temperaturas de cozedura de chacota situam-se entre 900 e 1050 ºC, sendo o tempo de cozedura nos fornos clássicos de
túnel de 18 a 30 horas. Os fornos de cozedura rápida atingem tempos de três a sete horas.
A seguir à cozedura da chacota, segue-se a vidragem. O vidrado consiste em compostos vítreos com uma maior percentagem de
agentes de fluxo dispersos em água. Os artigos ocos (excepto chávenas) são vidrados por mergulho manual. Os artigos planos
e chávenas são vidrados mecanicamente num processo de vazamento-vidragem, sendo a produção em pequena escala vidrada
manualmente por mergulho. Os artigos rasos são também vidrados por pulverização. Como agentes ligantes orgânicos e colas,
utilizam-se agentes adesivos (como a poliamina ou a dextrina). São misturados electrólitos com o vidrado para uma secagem
mais rápida.
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A cozedura do vidrado que se segue é realizada em atmosfera oxidante ou redutora a temperaturas de 1320 a 1430 ºC. Os fornos
de cozedura do vidrado são fornos de túnel com vagões, fornos de rolos (de várias camadas), fornos de túnel de cozedura rápida
com mesas de cozedura móveis, fornos de placas ou fornos de tapete rolante. Os fornos intermitentes, como fornos de câmara,
fornos de vaivém e fornos de tipo hotte funcionam a velocidades de alimentação mais lentas. O artigo a cozer é colocado em
prateleiras ou material refractário (a chamada «mobília do forno»). O tempo de cozedura da vidragem varia entre 25 e 36 horas no
forno de túnel e entre 3,5 e 5 horas nos fornos de cozedura rápida, sem auxiliares de cozedura.
As Tabelas 2.17 e 2.18 dão exemplos de parâmetros de funcionamento de fornos de funcionamento intermitente e contínuo [4,
UBA, 2001].
Forno intermitente
Débito
Volume da câmara de cozedura
Densidade da carga enfornada
Temperatura da cozedura
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Porcelana
t/ciclo
m3
kg/m3
°C
h
kJ/kg
m3/h
0,91
7,0
12,8
1400
44
20000
12500
Tabela 2.17 : Parâmetros de funcionamento de um forno intermitente
Fornos de túnel
Cozedura
Débito
Comprimento do forno
Secção transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura da cozedura
Energia específica necessária(Secagem + Cozedura)
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
t/h
m
m2
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
Porcelana
Biscoito
0,3 - 0,7
60 - 100
0,5 - 1,0
60 - 70
850 - 1260
25 000
3500-5000
120 - 170
Porcelana
Vidrado
0,2 - 0,4
80
0,5 - 1,0
60 - 70
1200 - 1400
20 000
3500-5000
120 - 170
Vidrado rápido
0,58
70
0,7
< 100
1420
12 500 sem secagem
n.d.
n.d.
Vidrado rápido
0,47
56
0,94
< 100
1420
19 700
n.d.
n.d.
Tabela 2.18 : Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel
O vidrado funde-se durante o processo de cozedura e sela o corpo cerâmico poroso. A superfície torna-se estanque à água e macia. Após a cozedura de vidragem, os produtos são separados de acordo com a qualidade correspondente. As áreas sem vidrado
são esmeriladas e polidas para maximizar o valor dos produtos.
A porcelana de osso (“bone china”) é dedicada especialmente à louça de mesa e aos serviços de chá tradicionais. Para o seu fabrico, são matérias-primas importantes a argila e a pedra da Cornualha e até 50% de ossos calcinados de bovino. As temperaturas
de cozedura da vidragem situam-se entre 1250 e 1350 ºC, sendo as temperaturas de cozedura de chacota de 1100 a 1150 ºC. A
presença de vapor de vidrado na atmosfera de forno garante que a superfície fique muito macia.
O processo de decoração que se segue maximiza o valor do produto e permite que seja personalizado. Para a decoração, utilizamse tintas sobre o vidrado (on-glaze), tintas dentro do vidrado (in-glaze), tintas sob o vidrado (under-glaze) e compostos metálicos.
No processo de decoração sobre o vidrado, decoram-se produtos já vidrados e cozidos. Este tipo de decoração funde-se no vidrado através de um processo de cozedura adicional. No processo de decoração de grande fogo, os pigmentos coloridos afundam-se
no vidrado. No processo de decoração sob o vidrado, decoram-se os produtos antes de o processo de vidragem se iniciar. Os
processos típicos de decoração são a transferência por decalque, a reimpressão, a serigrafia directa, a impressão offset, o revestimento, a filagem, a estampagem, o polvilhamento (powdering), a pintura, a vaporização, o stencil e a gravura. Além da decoração
manual, utilizam-se máquinas de serigrafia e impressão a cores. São utilizados numerosos óxidos como agentes de fluxo, opacificantes e para a coloração directa nos processos de vidragem e decoração. As cores do vidrado e da decoração consistem em
sistemas complexos de numerosos pigmentos. Na lista que se segue mencionam-se os elementos e respectiva valência química
(entre parênteses) em que aparecem como de óxidos nos pigmentos. Cu (1, 2), Ca (2), Zn (2), Al (3), In (3), Si (4), Sn (4), Pb (2),
Ti (3, 4), Zr (4), Ce (4), Pr (4), V (4, 5), Sb (3, 4, 5), Cr (3, 6), Mo (4, 6), Mn (2, 4), Fe (2, 3), Co (2), Ni (2) e Cd (2).
Além do processo de decoração, apresentam-se nas Tabelas 2.19 e 2.20 exemplos de parâmetros de funcionamento de diferentes fornos [4, UBA, 2001], [21, Almeida, 2004].
Tipo de Forno
Processo
Temperatura de Cozedura (°C)
Tempo de Cozedura
Decoração por fusão
Decoração sobre vidrado (on-glaze)
Decoração sobre vidrado (on-glaze)
Decoração sobre vidrado (on-glaze)
Decoração sobre vidrado (on-glaze)
Decoração sobre vidrado (on-glaze)
Decoração de alto fogo
Decoração sobre vidrado (on-glaze)
760 - 840
850 - 950
850 - 950
1080
850 - 950
1050
1300 - 1400
850 - 950
2-4h
40 - 70 min
40 - 70 min
40 - 70 min
40 - 70 min
40 - 70 min
7 - 16 h
8 - 10 h
Processo
Temperatura de Cozedura (°C)
Tempo de Cozedura
Forno intermitente
Forno túnel de cozedura rápida (mesa de cozedura)
Forno túnel de cozedura rápida (mesa de cozedura)
Forno de rolos com rolos especiais
Forno intermitente
Decoração de alto fogo
Decoração de alto fogo
Decoração dentro do vidrado (in-glaze)
Decoração dentro do vidrado (in-glaze)
Decoração sob vidrado (under-glaze)
1300 - 1400
1350 - 1420
1200 - 1280
1200
1370 - 1420
14 - 24 h
2-4h
60 - 90 min
60 - 90 min
18 - 30 h
Forno de túnel com vagão
Forno de túnel com mesa de cozedura
Forno túnel de cozedura rápida (mesa de cozedura)
Forno de rolos com rolos especiais
Decoração sob vidrado (under-glaze)
Decoração sob vidrado (under-glaze)
Decoração sob vidrado (under-glaze)
Decoração sob vidrado (under-glaze)
1370 - 1420
1370 - 1420
1370 - 1420
1350
18 - 30 h
12 - 16 h
3-4h
2-4h
Forno eléctrico de fusão com cesto para transporte
Forno túnel de cozedura rápida (mesa de cozedura)
Forno de rolos com auxiliares de cozedura
Forno de rolos com elementos de quartzo
Forno com transportador de correia dupla
Forno com transportador de correia dupla (correia especial)
Forno de túnel com transportador de placa
Forno intermitente
Tabela 2.19 : Parâmetros de funcionamento de decoração sobre vidrado
Tipo de Forno
Tabela 2.20 : Parâmetros de funcionamento da decoração de grande fogo e sob vidrado
Outro processo de fabrico de cerâmica doméstica, ainda que aplicado em escassos casos, envolve apenas um procedimento de
cozedura, sem pré-cozedura. Este procedimento de cozedura única é suficiente para produtos não-decorados e produtos cujas
decorações são aplicadas antes da vidragem. A cozedura demora 20 horas nos fornos de vaivém, a uma temperatura de 1260
ºC. O ouro, a platina e outras tintas metálicas têm de ser cozidos a uma temperatura mais baixa, de 890 ºC [17, Burkart, 2004]
[22, SYKE, 2004].
No processo de fabrico de cerâmica doméstica utilizam-se sobretudo o gás natural e o gás de petróleo liquefeito como combustíveis nos vários tipos de fornos. Combustíveis como o fuelóleo EL raramente são usados neste subsector.
2.3.6.6 Tratamento subsequente
Depois da decoração e do controlo da qualidade, escolhem-se os produtos. O tratamento subsequente a húmido é realizado por
máquinas de esmerilagem e roçagem para suavizar a superfície dos produtos. Certos produtos são pré-embalados mecanicamente. Em seguida, juntam-se os conjuntos para venda e expedição e embalam-se manualmente. No fabrico da louça de mesa
moderna, os produtos semiacabados são manuseados automaticamente por robots entre as fases de conformação, secagem,
cozedura e tratamento subsequente.
71
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
72
2.3.6.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de cerâmica doméstica
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de cerâmica doméstica [4, UBA,
2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Energia
Electricidade, fuelóleo, gás natural, GPL
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Água
Agentes auxiliares
Plastificante, gesso, agentes de sorção,
material de embalagem
Fabrico das cerâmicas domésticas
Matérias-primas
Argilas, caulino. feldspato,
quartzo, pegmatite
Cerâmicas
domésticas
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados, gesso utilizado, lama, loiças danificadas, resíduos de embalagem, poeiras recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.23 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico das cerâmicas domésticas
2.3.7 Louça sanitária
As principais fases do processo de fabrico de louça sanitária são o armazenamento de matérias-primas, a preparação das matérias-primas, a conformação, a secagem e a vidragem, cozedura e tratamento subsequente. A figura que se segue mostra um
esquema do processo de fabrico de louça sanitária [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Armazenamento
do caulino
Armazenamento
da argila
Pré-trituração
Pré-trituração
Armazenamento dos
materiais duros
Armazenamento das
matérias-primas do vidrado
Elutriação
Homogeneização
Dosagem
Dosagem
Dosagem
Dosagem
Preparação dos corpos cerâmicos
Moagem fina
Peneiração e desferrização
Peneiração e desferrização
Armazenamento
Fabrico dos moldes
Armazenamento
Moldagem em barbotina
Guarnição e embelezamento
Secagem
Desbarbamento/acabamento à esponja
Vidragem
Figura 2.24 : Esquema do fabrico de loiças sanitárias
Cozedura
Recozedura
Escolha
Embalagem
Expedição
2.3.7.1 Matérias-primas
As matérias-primas que se aplicam são o caulino, a argila, o quartzo, o feldspato e o carbonato de cálcio. Uma mistura típica
consiste em 40 – 50% de caulino e argila, 20 – 30% de quartzo, 20 – 30% de feldspato e entre 0 e 3% de carbonato de cálcio. O
caulino é armazenado preferencialmente em grânulos com um teor máximo de água de 15%. Os materiais duros, como o quartzo
e o feldspato, são moídos em pequenas partículas e aplicados com um teor de água inferior a 1%. As matérias-primas são armazenadas em silos ou tulhas para evitar qualquer influência atmosférica.
2.3.7.2 Preparação das matérias-primas
A preparação das matérias-primas para o fabrico da louça sanitária é realizada sobretudo por um processo de via húmida. O
caulino e a argila são reduzidos em laminadores ou unidades semelhantes. Depois desta etapa, os materiais são moídos até um
diâmetro de partícula inferior a cinco milímetros pelo processo de moagem fina. O material é elutriado em água e as impurezas
são removidas da lama por peneiração. Decorrida esta etapa, a suspensão de argila peneirada é homogeneizada em tanques por
agitadores lentos. O doseamento das matérias duras é realizado gravimetricamente, sendo adicionados electrólitos.
Esta preparação das matérias-primas não costuma ser realizada pelo fabricante da cerâmica sanitária. Ao fabricante basta-lhe
então dosear as matérias-primas que lhe são entregues, seguindo-se a produção real de barbotina em turbo-diluidores [23, TWG
Ceramics, 2005].
O armazenamento posterior em tanques com agitação, durante alguns dias, aumenta as características de conformação da
barbotina. Para se obter a capacidade de conformação adequada, associada a um teor baixo em água, empregam-se agentes de
liquefacção e estabilidade como soda, vidro solúvel, cáustico, potassa e ácido húmico. Os materiais do vidrado são doseados e
depois misturados e moídos em moinhos de bolas (intermitente) ou em moinhos horizontais ou anelares (contínuos). Para maximizar a adesão e a força de fixação após a moagem adicionam-se ao vidrado agentes ligantes como carboximetilcelulose ou
poliamina. A desferrização da pasta e do vidrado é realizada através de magnetes permanentes para evitar a coloração do produto
através de impurezas magnéticas.
2.3.7.3 Conformação
Hoje em dia, a maioria dos produtos cerâmicos ainda é moldada em moldes de gesso. A tendência do desenvolvimento dá-se no
sentido de processos de conformação sem gesso realizados em moldes poliméricos porosos. O procedimento de conformação
tem habitualmente lugar em moldes de gesso. A água deixa a barbotina através das áreas porosas dos moldes de gesso para
formar o corpo. O tempo de formação do corpo reduz-se com a pressão. Os produtos sanitários complexos são fabricados pelo
processo de conformação por vazamento. As peças de conformação sólida adicionais são fabricadas por um processo paralelo
e acrescentam-se e ligam-se ao corpo principal. É neste processo de enchimento que se cria a forma final do produto. Após a
separação do corpo do molde, as marcas deste são rebarbadas e tratadas. O manuseamento e a rectificação das peças são
efectuados maioritariamente de forma automática.
As peças da louça sanitária são formadas cada vez mais por máquinas com moldes poliméricos de várias peças, em combinação
com a conformação por pressão. Consoante o artigo, utilizam-se moldes poliméricos de quatro ou cinco peças. A utilização de
uma pressão até 3 MPa minimiza o tempo de formação da peça. O ciclo de conformação das sanitas é reduzido para cinco a oito
minutos. A desmoldagem e o rebarbamento são habitualmente realizados enquanto a peça está no molde. As vantagens dos
moldes poliméricos sobre os de gesso são serem mais fáceis de limpar e mais duradouros.
2.3.7.4 Secagem e vidragem
Os produtos em verde são secos em duas fases. Depois da secagem até à consistência do couro, o material está perfeitamente
tratado. A secagem branca seguinte minimiza o teor em água para menos de 1%. O processo de secagem decorre em secadores
de túnel ou câmara. Os secadores de microondas são construídos sob a forma de túnel e são também utilizados para ambos estes
tipos de secagem. A tabela que se segue dá exemplos de parâmetros de funcionamento de secadores intermitentes [4, UBA,
2001], [21, Almeida, 2004].
Secadores de câmara
Débito
Volume da câmara de secagem
Densidade da carga enfornada
Temperatura de secagem
Tempo de secagem
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Sanitas e lavatórios
t/ciclo
m3
kg/m3
°C
h
kJ/kg
m3/h
°C
4 - 45
30 - 375
30 - 200
60 - 90
8 - 20
300 - 1400
2000 - 20000
60 - 150
Tabela 2.21 : Parâmetros de funcionamento intermitente dos secadores (secadores de câmara)
73
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Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
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74
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Após a secagem branca, o artigo é inspeccionado e a superfície limpa de pó e partículas estranhas. O vidrado é aplicado na
superfície do artigo por pulverização, quer realizada por robos, quer manual. A espessura do vidrado varia entre 0,3 e 0,5 mm,
consoante a cor do corpo e a percentagem de opacificantes que contém. A vaporização em campo eléctrico maximiza a qualidade
do vidrado.
2.3.7.5 Cozedura
A louça sanitária é cozida em fornos de túnel e de rolos a temperaturas de 1250 a 1290 ºC, em atmosfera oxidante. A produção
em pequena escala é realizada em fornos intermitentes flexíveis, como fornos de vaivém. Estes funcionam de maneira a que a
curva de cozedura específica do produto se altere em ciclos muito curtos. Os intervalos dos parâmetros de funcionamento dos
fornos usados no fabrico de louça sanitária são apresentados nas Tabelas 2.22 e 2.23 [23, TWG Ceramics, 2005], [21, Almeida,
2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Forno de túnel
Débito
Dimensão do forno
Corte transversal
Densidade da carga enfornada
Temperatura da cozedura
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Loiça sanitária
t/h
m
m2
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
1,5 - 2,0
570 - 110
1,5 - 2,5
100 - 150
1250 - 1290
8300
12000
150 - 550
Forno intermitente
Débito
Dimensão da câmara de cozedura
Densidade da carga enfornada
Temperatura da cozedura
Energia específica necessária
Caudal volumétrico de efluente gasoso
Temperatura do efluente gasoso
Unidade
Loiça sanitária
t/ciclo
m3
kg/m3
°C
kJ/kg
m3/h
°C
5 - 15
50 - 150
100
1210 - 1250
8300 - 11300
máx. 50000
150 - 550
Tabela 2.23 : Parâmetros de funcionamento dos fornos intermitentes
Tabela 2.22 : Parâmetros de funcionamento dos fornos de túnel
No processo de fabrico da louça sanitária utilizam-se sobretudo o gás natural e o gás de petróleo liquefeito como combustíveis
nos vários tipos de fornos. Combustíveis como o fuelóleo EL e o fuelóleo pesado raramente são usados neste subsector. Do processo de cozedura advém louça cozida partida e resíduos refractários. A louça cozida partida consiste em produtos defeituosos
após o processo de cozedura. Os resíduos refractários resultam de peças partidas do forno ou de auxiliares de cozedura partidos,
ou ainda de peças de vagões de túnel partidas.
2.3.7.6 Tratamento subsequente
Após a triagem final, as superfícies de montagem são sujeitas a abrasão por esmerilagem húmida e polimento. Em casos especiais, são aplicados acessórios às sanitas e respectivos autoclismos, seguindo-se a embalagem final.
2.3.7.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de louça sanitária
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de louça sanitária [4, UBA,
2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Energia
Electricidade, fuelóleo, gás natural, GPL
Água
Agentes auxiliares
Plastificante, gesso, agentes de sorção,
material de embalagem
Matérias-primas
Argilas, caulino, feldspato,
quartzo, carbonato
de cálcio
Fabrico das loiças sanitárias
Loiças
sanitárias
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados, moldes de gesso utilizado, lama,cacos,
loiças danificadas, resíduos de embalagem, poeiras recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.25 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de loiças sanitárias
2.3.8 Cerâmicas técnicas
As cerâmicas técnicas não consistem apenas em argilas, mas também em matérias-primas sintéticas. Tal como nos outros
subsectores da indústria cerâmica, as matérias-primas são cozidas em fornos que utilizam sobretudo gás natural, mas também
electricidade para o processo de cozedura.
Devido à grande variedade de cerâmicas técnicas e variantes nos processos de fabrico envolvidas, não se consegue definir
facilmente um esquema geral do processo de fabrico, embora se possam apresentar exemplos de esquemas de diferentes
processos.
A figura que se segue mostra um esquema do processo de fabrico de um isolante eléctrico [1, BMLFUW, 2003].
Matérias-primas
Balança
Moinhos de bolas
Tanques de armazenamento
Misturador-agitador
Filtro-prensa
de câmara
Atomizador
Misturador-agitador
Prensa isostática
Misturador de dois hélices
e prensa de extrusão
Torneamento
Secagem em câmara
Torno
Secador
Vidragem por pulverização e imersão
Fornos intermitentes
Corte, polimento , esmerilagem
Verificação eléctrica
Montagem
Verificação mecânica
Armazenamento
Figura 2.26 : Esquema do processo de fabrico de isolantes eléctricos
75
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
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Manufactureira Cerâmica
76
A figura seguinte exibe um esquema do processo de fabrico de um catalisador cerâmico [1, BMLFUW, 2003].
Matérias-primas
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Balança
Misturador-amassador
Pré-extrusor
Extrusor
Secadores de câmara
Serra de fita
Fornos de túnel
Serra de fita
Figura 2.27 : Esquema do processo de fabrico de catalisadores cerâmicos
2.3.8.1 Matérias-primas
As cerâmicas técnicas, que contêm pouca ou nenhuma argila, baseiam-se nos seguintes materiais: óxidos, carbonetos, nitretos
e boretos de Al, Mg, Mn, Ni, Si, Ti, W, Zr e de outros iões metálicos. Exemplos correntes são o Al2O3 (alumina), MgO (“periclase”
ou óxido de magnésio), SiC (carboneto de silício), TiN (nitreto de titânio) e WB2 (boreto de tungsténio) [8, Ullmann’s, 2001].
Contudo, as argilas plásticas (p. ex. caulino), o feldspato e o quartzo podem também servir como matérias-primas para as cerâmicas técnicas, por exemplo, para o fabrico de isoladores eléctricos [1, BMLFUW, 2003].
Além disso, aplicam-se ainda aditivos (agentes auxiliares) como auxiliares de sinterização (inorgânicos) e auxiliares de formação
(normalmente orgânicos), tais como agentes de liquefacção, plastificantes ou ligantes, que são tão importantes como as próprias
matérias-primas [24, VKI-Germany, 2004].
2.3.8.2 Preparação das matérias-primas
Há duas possibilidades para a preparação das matérias-primas:
a) O fabricante de cerâmicas técnicas adquire as matérias-primas necessárias e realiza todas as tarefas de transformação
posteriores. Para os diferentes processos de conformação são necessárias preparações específicas do material não cozido:
— granulados – para prensagem
— material plástico – para extrusão
— barbotinas – para conformação
b) O fabricante de cerâmicas técnicas adquire o material já preparado, começando pela etapa de doseamento ou de conformação do processo de fabrico de cerâmicas [24, VKI-Germany, 2004].
As cerâmicas técnicas requerem frequentemente a conversão química das matérias-primas em compostos intermediários. Estes
podem sofrer purificação e eventual conversão química até adquirirem a sua forma final. Para algumas cerâmicas técnicas há
que sintetizar pós e, para tal, várias vias químicas podem ser utilizadas. Algumas vias químicas, tais como o tratamento sol-gel,
podem também contornar a etapa de pó.
As exigências de grande resistência e acabamentos suaves, sobretudo das peças pequenas, requerem que os pós sejam de
granulometria fina. Assim, uma linha de investigação das cerâmicas técnicas visa produzir pós muito finos, de partículas monodimensionais e essencialmente esféricas. Habitualmente, estas são produzidas por química coloidal para óxidos. Os nitretos e
carbonetos acima indicados envolvem nucleação controlada e crescimento em reacções de fase gasosa. Contudo, a maioria das
cerâmicas de alta tecnologia é ainda produzida a partir de pós com maior distribuição de tamanhos na gama submicrométrica [8,
Ullmann’s, 2001].
Algumas matérias-primas são calcinadas a altas temperaturas para as adequar ao fabrico de cerâmicas técnicas. Para mais
informações ver a Secção 2.2.2.8.
Além disso, emprega-se no fabrico de cerâmicas técnicas o processo de secagem por atomização. A suspensão aquosa de matéria-prima que resulta da moagem em moinhos de bolas por via húmida (teor em sólidos ~60 a 70%) é pulverizada sob pressão de
maneira a produzir gotículas que contactam uma corrente de ar quente. A secagem das gotículas produz grânulos ocos mais ou
menos esféricos altamente uniformes (com um teor de humidade habitual de 5,5 a 7%). Esta forma de «pó de prensagem» possui
elevada fluidez, facilitando o enchimento exacto dos moldes de prensagem e, depois, a prensagem de produtos de cerâmica
técnica [3, CERAME-UNIE, 2003].
Há que notar que especialmente os materiais sintéticos, como o carboneto de silício, matérias-primas calcinadas e «pó de prensagem» seco por atomização, são fabricados com frequência por fornecedores especializados, mas poderão ser submetidos ao
processo de desintegração.
No entanto, produz-se não só «pó de prensagem», como também «pasta de extrusão», sobretudo quando se utilizam argilas
plásticas como matérias-primas para a cerâmica técnica (p. ex. no fabrico de electroporcelana ou catalisadores cerâmicos) [1,
BMLFUW, 2003]. Para produzir a «pasta de extrusão», a suspensão é desidratada através de prensas de filtro ou filtros rotativos
até que o conteúdo em água se situe entre 20 e 25%.
Outra possibilidade para a preparação das matérias-primas é a produção de barbotina por um processo de via húmida. Depois,
ao fabricante basta-lhe dosear as matérias-primas que lhe são entregues, seguindo-se a produção real de barbotina em turbodiluidores [23, TWG Ceramics, 2005].
2.3.8.3 Conformação
Os métodos de conformação de peças de cerâmica técnica podem dividir-se nos seguintes tipos básicos [24, VKI-Germany, 2004]:
— prensagem (0 – 15% humidade; prensagem a seco, isostática, ou húmida)
— conformação plástica (15 – 25% humidade; extrusão)
— conformação por vazamento (>25% humidade; conformação por injecção, enchimento por barbotina, vazamento).
Prensagem a seco
A prensagem a seco é utilizada para o fabrico em massa de produtos de precisão. Os granulados de pó atomizado são comprimidos em moldes de aço concebidos especificamente para a peça a fabricar. Habitualmente, o custo elevado dos moldes (por vezes
fabricados em carboneto) só se justifica no caso de grandes volumes de produção.
A prensagem a seco é o processo mais económico para séries de produção em massa, adequando-se tanto a geometrias simples
como complexas. As depressões e orifícios só são habitualmente desenhados na direcção da prensagem. Consoante o desenho
da máquina de prensagem a seco, podem fabricar-se componentes cujo tamanho vai do de um ladrilho ao de uma cabeça de
fósforo. Podem prensar-se pequenos discos ou placas com 0,8 ou 1,0 mm de espessura aproximada. Além disso, é ainda possível
fabricar sulcos finos ou estruturas similares no componente se o granulado a prensar puder preencher eficazmente zonas ocas da
ferramenta de prensagem, e desde que seja possível criar a ferramenta necessária.
Prensagem isostática
A prensagem isostática adequa-se ao fabrico de formas primitivas uniformemente comprimidas e peças grandes, adaptadas a
ser trabalhadas no estado em verde. Alguns produtos de cerâmica técnica de alta qualidade requerem uma densificação uniforme
do «pó de prensagem», que pode ser obtida aplicando igual pressão em todas as superfícies. Na prensa isostática, moldes de
borracha ou poliuretano são preenchidos com pó atomizado e colocados num recipiente com líquido. De seguida, aplica-se uma
pressão hidrostática elevada e, por fim, os objectos são desmoldados.
Este tipo de conformação está bem adaptado ao fabrico de protótipos ambiciosos e pequenas séries, mas, para alguns produtos, a
prensagem pode também ser totalmente automática (velas de ignição, bolas de moinhos, pequenos pistões, bocais de soldadura).
Prensagem húmida
A prensagem húmida permite o fabrico de peças com geometrias complexas, como roscas de parafusos, orifícios laterais, recessos e incisões. O material verde utilizado para este efeito possui habitualmente níveis de humidade da ordem dos 10 a 15%. A
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compressão uniaxial torna estes materiais capazes de fluir livremente, podendo assim obter-se uma compressão relativamente
regular. Contudo, o inconveniente disto é que os materiais para prensagem húmida só podem aceitar uma baixa deformação por
compressão. Isto significa igualmente que o grau de compressão é limitado. Este depende muito do teor em humidade do material
não-cozido, sendo mais baixo no caso das peças prensadas a seco.
Além disso, em certas circunstâncias, é necessário secar as peças prensadas antes da cozedura. As tolerâncias médias, em
conformidade com a norma DIN 40680-1, baseiam-se neste aspecto.
Extrusão
A extrusão é efectuada utilizando extrusoraas de pistão ou prensas de parafuso sob vácuo. No processo de conformação, por
exemplo, no fabrico de isoladores eléctricos, a «pasta de extrusão» (teor em água de 20 a 25% ou entre 19 e 23% na extrusão
para fabrico de isolantes de alta voltagem) é conformada numa extrusora até adquirir a geometria correcta, cortada em peças e
novamente moldada em tornos [1, BMLFUW, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005].
A extrusão é também adequada para fabricar outras peças simétricas por rotação, como eixos ou tubos. Podem ainda ser produzidos perfis complexos com o auxílio de bocais de desenho adequado. O comprimento das peças a fabricar depende, em grande
medida, da tendência de o material transformado sofrer distorção.
Conformação por injecção
A conformação por injecção adequa-se sobretudo à produção em massa de produtos complexos. É limitada pelo seu custo relativamente elevado e pela queima complexa de ligantes orgânicos. A capacidade de transporte («capacidade por injecção») das
grandes máquinas de conformação por injecção costuma ser de cerca de 70 g. No geral, a peça deve ser concebida de forma a
que a sua espessura seja tão consistente quanto possível e possua um limite superior de cerca de 12 mm.
Enchimento por barbotina
O enchimento por barbotina é um método simples para o fabrico de protótipos, peças com geometrias complexas e produtos relativamente grandes. Pode ser usada para fabricar objectos compactos como objectos de parede fina. O enchimento por barbotina
de cerâmicas envolve uma suspensão estável, designada barbotina, que é vertida num molde de gesso poroso e absorvente. A
extracção do líquido da suspensão provoca o desenvolvimento de uma camada de partículas na parede do molde. Esta camada
desenvolve-se, na conformação sólida, criando um corpo completamente moldado. No caso da conformação oca, a barbotina
supérflua é vertida assim que a espessura da parede pretendida seja alcançada.
Deposição de filmes (tape casting)
O processo de enchimento de filmes consiste no vazamento de uma barbotina contendo vários aditivos orgânicos sobre uma
folha de aço contínua transportada por rolos. A barbotina, que se encontra num reservatório, flui de forma continua sobre a folha
ou lâmina de aço através de uma ranhura ajustável. A secagem processa-se por injecção de ar quente em contra-corrente obtendo-se no final da folha de aço, com a ajuda dos aditivos orgânicos, um filme cerâmico em verde flexível. Este filme cerâmico
pode ser enrolado e armazenado para posterior processamento ou processado imediatamente por métodos de corte, perfuração,
estampagem ou outros congéneres. O processo de enchimento de filmes geralmente é utilizado para produzir componentes cerâmicos com espessuras de 0,25 a 1,0 mm. Os produtos formados aplicam-se ao fabrico de substratos, caixas, condensadores
e transdutores de multicamadas.
2.3.8.4 Rectificação
Conforme mostra a figura abaixo, pode distinguir-se a rectificação a cru (após secagem), a rectificação branca (após eliminação
por combustão e pré-cozedura) e a rectificação dura (após cozedura/sinterização) [24, VKI-Germany, 2004].
Etapas da Fabrico
produção das peças
cerâmicas
Processo
de fabrico
Moldagem
dos corpos
cerâmicos crus
Rectificação em verde
Pré-cozedura
Sinterização
Rectificação em seco
Controle, embalagem
Rectificação em duro
Criação de formas
complexas
Criação de formas
complexas
Melhoria das dimensão, das tolerâncias de forma
e da qualidade da superfície
.Corte
.Estampagem
.Perfuração
.Torneamento
.Serragem
.Esmerilagem
.Corte
.Perfuração
.Torneamento
.Serragem
.Esmerilagem
.Corte a laser
.Corte com abrasivos
.Esmerilagem
.Rectificação
.Enrolamento e polimento
.Máquina de electroerosão (EDM)
Figura 2.28 : Rectificação (maquinagem) a verde, seco e duro no fabrico de cerâmicas técnicas
A rectificação (maquinagem) em verde é realizada nas peças secas enquanto ainda contêm aditivos orgânicos. Adapta-se bem ao
fabrico de peças únicas e pequenas séries, utilizando-se também em grandes séries para fabricar formatos que não possam ser
realizados directamente por procedimentos de conformação inicial, como orifícios transversais à direcção da prensagem a seco.
A rectificação branca é realizada nas peças pré-cozidas já destituídas de aditivos orgânicos. A resistência depende da pré-cozedura. Desta forma, podem obter-se grandes taxas de remoção com um desgaste relativamente baixo das ferramentas, utilizando
ferramentas convencionais revestidas a cerâmica ou diamante. Este processo é utilizado pelos fabricantes tanto para elaborar
protótipos como para a produção em massa.
A rectificação dura é efectuada em produtos completamente cozidos/sinterizados que, na medida do possível, adquiriram as
dimensões finais, seja por conformação ou rectificação a em verde ou branca. Pode alcançar-se a tolerância máxima possível
através de um processo de rectificação final que envolva a remoção do material. As exigências rigorosas de precisão das dimensões e a grande variedade de geometrias e qualidades superficiais requerem o uso de máquinas-ferramentas modernas para o
processamento dos componentes cerâmicos. Devido à dureza elevada dos cerâmicos, utilizam-se aqui quase exclusivamente
ferramentas de diamante (ligadas ou em pasta).
2.3.8.5 Vidragem, engobagem e metalização
Vidragem e engobagem
Ao aplicar um vidrado, as superfícies tornam-se mais macias e visualmente mais atraentes mas, acima de tudo, o vidrado pode
melhorar de maneira notória muitas propriedades tecnicamente importantes do produto cerâmico (por exemplo, o comportamento eléctrico, a resistência mecânica, a resistência a produtos químicos, etc.). É possível criar uma enorme variedade de cores
de vidrado misturando corantes (óxidos metálicos). Para que se obtenha um eventual aumento da resistência, o coeficiente de
expansão térmica do vidrado tem de equivaler ao do corpo com extrema precisão. Uma ligeira tensão de compressão no vidrado
aumenta a resistência do produto acabado, mas uma tensão de tracção reduz este efeito e, por conseguinte, é indesejável.
Ao contrário do vidrado, o engobe é poroso e maioritariamente isento de material em fase vítrea. Normalmente, consiste em
óxidos resistentes ao fogo (Al2O3, SiO2, MgO, ZrO2), misturas destes, ou minerais resistentes ao fogo, como a mulite, espinelas,
silicato de zircónio ou mesmo caulino ou argila. Os engobes são utilizados em fornos para proteger as superfícies cerâmicas de
ataque mecânico ou corrosivo. Aplicadas a mobiliário de forno resistente ao fogo, como placas, traves ou caixas, os engobes
impedem tanto reacções de contacto com os materiais em cozedura neles apoiados, como a adesão de qualquer vidrado que
escorra dos produtos cozidos colocados sobre a mobília revestida [24, VKI-Germany, 2004].
Aplica-se uma fina camada de vidrado mineral ou engobe a superfícies cerâmicas por mergulho, rolagem, pulverização ou escovagem.
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Metalização
Alguns fabricantes de cerâmicas técnicas fornecem cerâmicas metalizadas. O óxido de alumínio e o nitreto de alumínio servem
de materiais de substrato. A metalização fornecida é adequada para brasagem e também para soldadura fraca, consistindo numa
metalização base de tungsténio com uma camada de espessura igual ou superior a 6 μm aplicada por um processo serigráfico.
Para facilitar o fluxo da solda, aplica-se por cima uma camada de níquel, não electroliticamente, com uma espessura mínima de
2 μm. Pode igualmente depositar-se uma camada de ouro com uma espessura aproximada de 1 μm como protecção contra a
corrosão. Em alternativa, a camada de níquel aplicada não-electroliticamente pode ser reforçada por uma camada de ouro ligável,
havendo ainda a possibilidade de se aplicar uma camada adicional de estanho no caso de se pretender realizar soldadura fraca
[24, VKI-Germany, 2004].
2.3.8.6 Secagem, eliminação por combustão e pré-cozedura
Secagem
Utilizam-se diferentes tipos de secadores, dependendo da grande variedade de matérias-primas e das variantes ao processo adequadas à obtenção das propriedades específicas do produto; contudo, é frequente aplicar-se secadores de câmaras, sobretudo
quando a produção é em pequena escala.
Eliminação por combustão
Os corpos não cozidos moldados a partir de material plástico são normalmente resistentes à quebra neste estado, mas esta resistência pode ainda ser aperfeiçoada com o auxílio de aditivos orgânicos. No entanto, estes aditivos são indispensáveis quando
o material não-cozido não é plástico. A eliminação por combustão dos restantes plastificantes e ligantes, assim como de outros
aditivos orgânicos, requer um perfil de temperatura-pressão-atmosfera-tempo adaptado, de maneira a que a remoção destes
aditivos da pasta em verde finamente poroso não seja destrutiva e seja reprodutível. Uma variação da eliminação por combustão
é designada por «carbonização» ou «coquificação», por exemplo com SiC. Nesta, os componentes orgânicos são convertidos em
carbono, que permanece na estrutura e é convertido, com o auxílio de reagentes acrescentados, numa matriz cerâmica, durante
a reacção de sinterização. Após a secagem e a eliminação por combustão (ou carbonização/coquificação), a estrutura do corpo
em verde (pó prensado com a forma do componente) é mantida agregada apenas por forças de coesão fracas, requerendo um
cuidado particular no seu manuseamento durante as fases de tratamento subsequentes. Por este motivo, a secagem e a eliminação por combustão são integradas na cozedura/sinterização sempre que é possível [24, VKI-Germany, 2004].
Pré-cozedura
Para reduzir o nível de risco durante o manuseamento, e para permitir a rectificação branca alternativa, a pasta em verde moldada
pode ser reforçado por cozedura com uma contracção relativamente baixa na cozedura preliminar. Isto requer que a resistência e
a contracção possam tornar-se reprodutíveis pelo controlo dos parâmetros de processamento [24, VKI-Germany, 2004].
2.3.8.7 Cozedura/sinterização
Consoante as várias matérias-primas e as variantes de processo, utilizam-se diferentes tipos de fornos na cozedura. A produção
em pequena escala é realizada em fornos intermitentes flexíveis, como fornos de vaivém, que funcionam de maneira a alterar a
curva de cozedura específica do produto em ciclos muito curtos.
As temperaturas de sinterização típicas dos materiais de cerâmica técnica são apresentadas na tabela seguinte [24, VKI-Germany, 2004]:
Materiais utilizados em cerâmica técnica
Porcelana aluminosa
Porcelana de quartzo
Esteatite
Cordierite
Óxido de alumínio
Carboneto de silício recristalizado
Carboneto de silício sinterizado
Nitreto de silício
Temperatura de sinterização (°C)
aprox. 1250
aprox. 1300
aprox. 1300
1250 - 1350
1600 - 1800
2300 - 2500
aprox. 1900
aprox. 1700
Tabela 2.24 : Temperaturas de sinterização dos materiais utilizados em cerâmicas técnicas
A energia necessária ao processo de cozedura aumenta desproporcionalmente com o aumento da temperatura de cozedura.
Além da entrada de energia, os auxiliares de cozedura («mobília do forno») utilizados para empilhar os corpos em verde no forno
são constituídos por material refractário, que pode suportar temperaturas muito elevadas. Com a ajuda de certos tipos de processos de cozedura, podem criar-se variedades especiais de material a partir de alguns cerâmicos [24, VKI-Germany, 2004]:
Prensagem a quente (HP)
A prensagem a quente é utilizada para fabricar componentes com uma densidade próxima do máximo teórico. Trata-se de um
processo de sinterização apoiado por prensagem uniaxial.
Prensagem isostática a quente (HIP)
A prensagem isostática a quente permite que peças pequenas, em particular, atinjam a densidade máxima através da aplicação
de uma pressão isostática de gás até 3000 bares a temperaturas até 2000 ºC (normalmente, num invólucro de vidro de silicato).
Um exemplo da cozedura de cerâmicas técnicas em grandes fornos de vaivém é o fabrico de isoladores eléctricos com a utilização de um programa de temperatura modulada (capacidade do forno de 100 m3 com uma densidade de carga de 260 kg/m3,
temperatura de cozedura máxima de 1300 ºC, tempo de cozedura, incluindo uma fase de arrefecimento, de 80 – 105 horas) e
utilizando gás natural como combustível [1, BMLFUW, 2003].
Outro exemplo do uso de fornos de vaivém é o fabrico de auxiliares de cozedura («equipamento do forno») [17, Burkart, 2004]:
— As gazetes-H, moldadas a partir de argilas refractárias especiais, são cozidas em fornos de vaivém (densidade de carga
inferior a 300 kg/m3, volume do forno de 12 m3), a uma temperatura de 1360 – 1390 ºC, utilizando gás natural como fonte de
energia. Estas são utilizadas como auxiliares de cozedura nos procedimentos de fabrico de telhas.
— Os auxiliares de cozedura de SiC, moldados a partir de pó de SiC e ligantes orgânicos, são cozidos em fornos de vaivém
de indução eléctrica (densidade de carga inferior a 300 kg/m3), a uma temperatura de 2000 – 2500 ºC, sob uma atmosfera de
hidrogénio/azoto. Estes são utilizados noutros processos de fabrico, em particular, na cozedura rápida de porcelana vidrada.
Contudo, no fabrico de cerâmicas técnicas, aplicam-se também fornos de túnel. Um exemplo é a cozedura de catalisadores
cerâmicos num forno de túnel de 63 m de comprimento, a uma temperatura máxima de 650 ºC e com um caudal de 0,76 m3/h
[1, BMLFUW, 2003].
2.3.8.8 Tratamento subsequente
Consoante a grande variedade de cerâmicas técnicas, pode por vezes ser necessário submetê-las a um tratamento subsequente,
como corte, serragem, rectificação, polimento e montagem com outras peças. Neste contexto, ver a Secção 2.3.8.4, sobretudo
quanto à rectificação dura. Depois do controlo da qualidade final, os produtos são triados e embalados.
2.3.8.9 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de cerâmica técnica
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de cerâmica técnica [23, TWG
Ceramics, 2005], [24, VKI-Germany, 2004].
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Electricidade, fuelóleo,
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Água
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Agentes auxiliares
agentes ligantes, plastificante, (gesso),
agentes adsorventes, materiais
de acondicionamento
Matérias-primas
Argilas, chamota, rochas,
matérias-primas sint
Fabrico de cerâmicas técnicas
Cerâmicas
técnicas
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (COV), (metais pesados)
Perdas/resíduos de process
Filtros usados, agentes de sorção utilizados,
(moldes de gesso utilizado), lama, caco,
resíduos de embalagem, poeiras recolhidas,
partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.29 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de cerâmicas técnicas
2.3.9 Abrasivos com ligante inorgânico
2.3.9.1 Matérias-primas
Os abrasivos com ligante inorgânico consistem em grãos abrasivos, agentes ligantes e vários aditivos, que são misturados,
moldados, secos e cozidos [14, UBA, 2004].
Os grãos abrasivos mais utilizados no fabrico de abrasivos com ligante inorgânico são alumina fundida especial, corindo e o carboneto de silício negro e verde. Utiliza-se ainda nitreto de boro cúbico (CBN) e diamante.
O agente ligante é normalmente constituído pelos seguintes componentes:
— feldspato
— silicatos
— quartz
— fritas (vidro com uma composição definida)
— caulino (argila de porcelana)
— argila
— nefelina
— pigmentos.
A composição varia consoante o perfil de aplicação dos abrasivos. Consequentemente, podem também aplicar-se ligantes de frita
pura ou ligantes especiais com um coeficiente térmico definido de expansão e/ou ponto de fusão. Nalguns casos, as fritas podem
conter uma proporção elevada de álcalis ou boro. Pode acrescentar-se óxidos metálicos corantes, vidro de cor ou pigmentos para
se obter uma cor específica.
Utilizam-se substâncias auxiliares durante o processo de fabrico dos abrasivos com ligante inorgânico para obter as características e formatos pretendidos que não são, no entanto, ingredientes do produto final.
Os agentes ligantes temporários são necessários no fabrico de abrasivos inorgânicos para manter a mistura de grão e ligante
na forma correcta antes do processo de cozedura. Como agentes ligantes temporários, podem utilizar-se colas hidrossolúveis,
emulsões de cera, amidos convertidos como dextrina, preparações de polioxietileno, lenho-sulfonatos, produtos de condensação
da ureia/formaldeído convertidos, resinas sintéticas, etc.
Os agentes formadores de poros têm a função de gerar um perfil poroso definido nos abrasivos. Estes agentes formadores de
poros são acrescentados à matéria-prima e evaporam-se, sublimam-se, despolimerizam-se ou incineram-se, conforme o substrato utilizado, durante o procedimento de secagem ou cozedura. Utilizam-se diferentes agentes formadores de poros, consoante
o produto final, aplicando-se naftaleno ou outras substâncias de calcinação térmica.
2.3.9.2 Preparação das matérias-primas
O primeiro passo do processo de fabrico de abrasivos com ligante inorgânico é a pesagem e a mistura (p. ex, num misturador de
leito horizontal) dos componentes segundo a formulação do abrasivo.
2.3.9.3 Conformação
Para o fabrico de abrasivos com ligante inorgânico, as peças brutas em verde são mecanicamente comprimidas até atingirem
uma densidade específica segundo as exigências predefinidas de forma e peso. Para este fim, utilizam-se prensas hidráulicas ou
excêntricas com gamas de pressão até 2500 MPa [14, UBA, 2004].
2.3.9.4 Secagem
Na medida em que o material comprimido é humedecido com a água, com um ligeiro teor de ligante, a peça bruta tem de ser
seca. Utilizam-se secadores de câmara e de vácuo, onde os produtos são secos a temperaturas que oscilam entre 50 e 150 ºC.
São necessários tempos de secagem prolongados, até 45 horas, para que a secagem se dê sem fissuras e, para este mesmo
efeito, os secadores podem possuir ar condicionado (em particular, os secadores a vácuo estão equipados com controlo de humidade) [14, UBA, 2004] [28, Schorcht, 2005].
2.3.9.5 Cozedura
A cozedura de abrasivos com ligante inorgânico realiza-se em fornos intermitentes ou contínuos alimentados a gás natural ou
electricidade. As fábricas-modelo possuem fornos com capacidades superiores a 4 m3 (até 11 m3), temperaturas de cozedura
de 850 a 1300 ºC e densidades de carga de 360 a 1400 kg/m3 [14, UBA, 2004]. A parcela de ligante vitrificado no artigo a cozer
representa cerca de 10% da massa total dos abrasivos com ligante inorgânico no forno. Conforme o tamanho dos produtos de
roda abrasiva, os ciclos de cozedura variam entre 40 e 120 horas [28, Schorcht, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
2.3.9.6 Tratamento subsequente
Depois da determinação da qualidade (grau, densidade) do abrasivo, o seu acabamento é efectuado segundo as exigências
de cada cliente, recorrendo, por exemplo, a tornos ou esmeriladoras. Em seguida, decorre a inspecção final, de acordo com as
normas, que envolve habitualmente a verificação do equilíbrio, o controlo dimensional, o teste de som e inspecção visual, assim
como o teste da velocidade de segurança e rebentamento. Realizada a inspecção final, rotulam-se os abrasivos com ligante inorgânico em conformidade com as normas e embalam-se para expedição [14, UBA, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
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2.3.9.7 Fluxos de entrada e de saída no fabrico de abrasivos com ligante inorgânico
A figura que se segue apresenta os principais fluxos de entrada e de saída do processo de fabrico de abrasivos com ligante inorgânico [14, UBA, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
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Energia
Electricidade, fuelóleo,
gás natural, GPL
Água
Agentes auxiliares
Agentes ligantes, pigmentos,
agentes de sorção, materiais
de embalagem
Matérias-primas
Argila, caulino, rochas,
matérias-primas sint.
Fabrico de abrasivos com ligante inorgânico
Abrasivos com
ligante inorgânico
Ruído
Calor em excesso
Emissões para a atmosfera
partículas, NOx, SOx, HF, HCl, CO,
CO2, (COV), (metais pesados)
Perdas/resíduos de process
filtros usados, agentes de sorção utilizados,
lama, loiças danificadas, resíduos de embalagem, poeiras recolhidas, partículas e aparas
Águas residuais de processo
Figura 2.30 : Fluxo de entradas e saídas durante o fabrico de abrasivos com ligante inorgânico
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3. Níveis actuais
de emissões e consumos
3.1
3.1.1
3.1.1.1
3.1.1.2
3.1.1.2.1
3.1.1.2.2
3.1.1.2.3
3.1.1.2.4
3.1.1.2.5
3.1.1.2.6
3.1.1.2.7
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3
3.3
3.3.1
3.3.1.1
3.3.1.2
3.3.2
3.3.2.1
3.3.2.2
3.3.3
3.3.3.1
3.3.3.2
3.3.4
3.3.4.1
3.3.4.2
3.3.5
3.3.5.1
3.3.5.2
3.3.6
3.3.6.1
3.3.6.2
3.3.7
3.3.7.1
3.3.7.2
3.3.8
3.3.8.1
3.3.8.2
3.3.9
3.3.9.1
3.3.9.2
Emissões – considerações gerais
Emissões atmosféricas
Poeiras (partículas)
Emissões gasosas
Dióxido de enxofre e outros compostos sulfurados
Óxidos de azoto e outros compostos azotados
Monóxido de carbono (e dióxido de carbono)
Compostos orgânicos voláteis (COV)
Metais e seus compostos
Cloro e seus compostos
Flúor e seus compostos
Emissões para a água
Perdas/resíduos de processo
Emissão de ruído
Possíveis fontes de emissões no processo
Consumo – considerações gerais
Consumo de energia
Consumo de água
Consumo de matérias-primas
Apresentação de dados sobre emissões e consumos
Tijolos e telhas
Dados relativos às emissões
Dados relativos ao consumo
Tubos de grés
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumos
Produtos refractários
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
Agregados de argila expandida
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
Azulejos e ladrilhos
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
Louça utilitária e decorativa
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
Louça Sanitária
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
Cerâmica técnica
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
Ligantes abrasivos inorgânicos
Dados relativos a emissões
Dados relativos a consumo
88
88
88
88
88
88
88
88
88
89
89
89
90
90
90
91
91
92
92
92
92
92
98
100
100
101
102
102
103
104
104
106
107
107
110
111
111
114
115
115
117
119
119
121
121
121
122
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3.1 Emissões – considerações gerais
3.1.1 Emissões atmosféricas
3.1.1.1 Poeiras (partículas)
O processamento das argilas e de outras matérias-primas cerâmicas conduz, inevitavelmente, à formação de poeiras – em especial no caso dos materiais secos. Tanto a secagem (nomeadamente por atomização) como a preparação (moagem), peneiração,
mistura e transporte podem libertar poeiras finas. Há igualmente formação de alguma poeira durante a decoração e cozedura
e ainda durante a rectificação e acabamento dos produtos, após a cozedura. Em termos quantitativos, as poeiras são um dos
principais poluentes do processo cerâmico.
3.1.1.2 Emissões gasosas
Os compostos gasosos libertados durante a secagem, calcinação e cozedura provêm quer das matérias-primas quer dos combustíveis. Os compostos inorgânicos fluorados representam um dos principais poluentes dos processos cerâmicos. As emissões
gasosas relevantes para a indústria cerâmica são as descritas da Secção 3.1.1.2.1 à 3.1.1.2.7.
3.1.1.2.1 Dióxido de enxofre e outros compostos sulfurados
A concentração de SOX (sobretudo SO2) nos efluentes gasosos está fortemente relacionada com o conteúdo de enxofre da matéria-prima e do combustível. Os materiais cerâmicos podem conter enxofre sob a forma de pirite (FeS2), gesso e outros sulfatos e
compostos orgânicos de enxofre. Os combustíveis gasosos são virtualmente isentos de enxofre, mas os combustíveis sólidos e
fuelóleos emitem óxidos de enxofre na combustão.
Deve notar-se que os compostos básicos das matérias-primas (p. ex. CaO formado pela dissociação de CaCO3 durante a cozedura) podem reduzir as emissões de enxofre através da reacção com óxidos de enxofre. O produto da reacção fica retido no interior
dos produtos.
3.1.1.2.2 Óxidos de azoto e outros compostos azotados
O NOX é principalmente produzido pela reacção térmica do azoto e oxigénio provenientes do ar da combustão. Esta reacção é favorecida pelas altas temperaturas (especialmente> 1200 ºC) e pelo excesso de oxigénio. A fixação pode dar-se dentro da chama
quente, até mesmo quando a temperatura do forno for inferior a 1200 ºC.
Os compostos azotados presentes nos combustíveis (especialmente nos sólidos ou líquidos) ou em aditivos orgânicos originam
NOX durante a combustão a temperaturas muito mais baixas.
3.1.1.2.3 Monóxido de carbono (e dióxido de carbono)
O monóxido de carbono, CO, resulta da combustão de matéria orgânica na pasta cerâmica – especialmente em situações de
baixos níveis de oxigénio. Pode também ser formado pela reacção de carvão fixo na pasta do material com dióxido de carbono
(CO2), oriundo da dissociação térmica de carbonatos de metais alcalinos e alcalino-terrosos, por exemplo, carbonato de cálcio ou
magnésio, durante a cozedura:
— CaCO3 CaO + CO2
— C + CO2 2CO
(O dióxido de carbono é formado como pode ser visto acima, e é o principal óxido de carbono formado durante a combustão de
combustíveis fósseis).
3.1.1.2.4 Compostos orgânicos voláteis (COV)
As matérias-primas cerâmicas podem, elas próprias, conter certas matérias orgânicas e uma vasta gama de materiais orgânicos
são adicionados sob a forma de agentes ligantes, agentes formadores de poros, auxiliares de secagem, adesivos, aditivos combustíveis da pasta, aditivos de calcinação, etc.
Durante a etapa inicial do processo de aquecimento, a libertação de compostos orgânicos pode ocorrer com a emissão de um
complexo conjunto de COV.
3.1.1.2.5 Metais e seus compostos
O conteúdo em metais pesados da maioria das matérias-primas cerâmicas é muito baixo e não causa problemas a nível de emissões. As excepções ocorrem no caso dos pigmentos cerâmicos e materiais de vidragem, mas a prática corrente é a de utilizar
colorifícios (“tintas” que contenham pigmentos) que sejam estáveis a altas temperaturas e inertes em sistemas de silicatos, onde
os óxidos metálicos têm uma estrutura estável cristalina do tipo espinela ou zircão [23, TWG Ceramics, 2005]. Estes tipos de
vidragem estão também sujeitos a ciclos de vidragem extremamente curtos, minimizando os riscos de volatilidade.
Fuelóleos e combustíveis sólidos pesados podem conter baixos níveis de níquel ou vanádio, mas vários ensaios demonstraram
que estes elementos são, na sua maior parte, absorvidos por uma reacção com o produto durante a cozedura.
89
3.1.1.2.6 Cloro e seus compostos
A maior parte das argilas contém vestígios de cloro, muitas vezes derivado da sua formação marinha, mas também aditivos ou
água que contenha cloro são possíveis fontes de emissões de ácido clorídrico (HCl) (p. ex. o conteúdo de Cl na água adicionada
durante a preparação de matérias-primas pode ser na proporção de 50 – 100 mg/l ou ainda superior) [23, TWG Ceramics, 2005],
[30, TWG Ceramics, 2005]). Devido à decomposição dos sais minerais que contêm cloro a temperaturas acima de 850 ºC e de
compostos orgânicos clorados a temperaturas entre 450 ºC e 550 ºC, o HCl liberta-se durante o processo de cozedura nos efluentes gasosos de um forno [25, Voland, 2004].
3.1.1.2.7 Flúor e seus compostos
Quase todas as matérias-primas naturais contêm quantidades mínimas de flúor (o qual substitui grupos OH nas argilas e minerais
hídricos). O ácido fluorídrico (HF) provém maioritariamente da decomposição destes fluorosilicatos presentes no material argiloso. A emissão de HF tem lugar de acordo com dois mecanismos diferentes:
— por decomposição directa dos minerais fluorados, a qual depende fortemente do tipo de argila (p. ex. esmectite a temperaturas a partir de 550 ºC, a ilite a temperaturas a partir de 750 ºC, a apatite a temperaturas entre 600 ºC e 700 ºC)
— pela decomposição de CaF2 a temperaturas acima de 900 ºC, a reacção é favorecida pela presença de vapor de água [23,
TWG Ceramics, 2005], [25, Voland, 2004].
Neste contexto, a água presente na atmosfera do forno (p. ex. formada pela combustão de combustíveis), desempenha um papel
importante no mecanismo de formação da HF. Estão envolvidas as seguintes reacções:
— F-mineral + H2O OH-mineral + HF (1) (libertação de HF por hidrólise de F-mineral)
— 2HF + CaO CaF2 + H2O (2) (re-adsorção de HF)
— CaF2 + H2O 2HF + CaO (3).
A reacção (2) ocorre a temperaturas relativamente baixas, na zona de pré-aquecimento do forno. Isto explica o porquê de a presença de CaCO3/CaO (calcário/cal) poder resultar numa redução significativa das emissões de HF. O pré-aquecimento lento aumenta
o tempo de reacção da re-adsorção e pode resultar em emissões de HF mais baixas. A reacção (3) ocorre a temperaturas mais
elevadas (> 900 ºC) se a concentração de vapor de água no forno for muito elevada [2, VITO, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005].
A concentração de fluoretos nos efluentes gasosos não está apenas relacionada com o nível de matérias-primas, a presença de
vapor de água, a composição da pasta e a curva de cozedura, mas também com a estrutura e a superfície especifica do material
a ser cozido, efeito da difusão de H2O e HF no interior e exterior do material (ver Secção 4.3.3.1 e 4.3.3.2) [23, TWG Ceramics,
2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
3.1.2 Emissões para a água
A água é uma matéria-prima muito importante na indústria cerâmica, mas a quantidade usada varia grandemente entre subsectores e processos. A água adicionada directamente às misturas da pasta cerâmica não leva a um grande problema com as águas
residuais, uma vez que é evaporada durante as fases de secagem e cozedura. As águas residuais de processo são geralmente
produto de materiais argilosos que são descarregados e suspensos em água corrente durante o processo de produção e lavagem
de equipamento, mas as emissões para o meio aquático também ocorrem durante a operação de tratamento/lavagem por via
húmida de efluentes gasosos (off-gases).
As águas residuais de processo surgem em pequenas quantidades na produção de tijolos e telhas, tubos de grés e produtos
refractários quando é efectuado tratamento da superfície, tal como a vidragem ou engobagem ou moagem húmida. Surgem
quantidades adicionais de água no processo de lavagem das unidades de mistura, engobagem e vidragem, assim como na preparação dos moldes. A produção de agregados de argila expandida geralmente não origina água residual de processo, apenas a
água usada no arrefecimento do sistema de fornos é conduzida através de um separador de óleo e é depois re-utilizada no circuito
de arrefecimento.
No subsector dos azulejos e ladrilhos, louças de mesa e ornamentais, louças sanitárias, cerâmica técnica e abrasivos com
ligantes inorgânicos a água residual de processo advém principalmente da água de lavagem nas unidades de preparação, nas
unidades de conformação por enchimento, no processo de vidragem e decoração ou da água utilizada na rectificação aquando
dos tratamentos subsequentes.
Os efluentes que surgem como resultado do processamento do composto e lavagem do equipamento normalmente contêm as
mesmas matérias-primas e materiais auxiliares que as utilizadas no processo a que se referem. Como regra, estes compostos
são insolúveis na água.
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A água residual do processo evidencia sobretudo turvação e coloração devido às partículas finas suspensas de minerais argilosos
e ainda das resultantes da vidragem. Do ponto de vista químico, são caracterizadas pela presença de:
— sólidos em suspensão: argilas, fritas e silicatos insolúveis, em geral;
— aniões dissolvidos: sufatos;
— metais pesados em suspensão e dissolvidos: p. ex. chumbo e zinco;
— boro em pequenas quantidades;
— vestígios de matéria orgânica (veículos de estampagem e colas usadas nas operações de vidragem).
3.1.3 Perdas/resíduos de processo
As perdas/resíduos originados pela produção de produtos cerâmicos consistem principalmente nos seguintes materiais:
— diferentes tipos de lamas originadas nas instalações de tratamento de águas residuais de processo de águas resultantes
do processo de preparação de pasta, preparação de vidros/vidrados, linhas de vidragem e equipamento de aplicação, e também da moagem por via húmida. A quantidade e composição das lamas varia consideravelmente uma vez que, para além da
origem em diferentes processos de produção, se tende a usar uma grande variedade de matérias-primas (diferentes vidrados,
fritas, argilas, etc.), até mesmo na mesma instalação, o que produz flutuações significativas na composição das lamas;
— materiais/perdas de produtos que resultam da conformação, secagem, cozedura, tratamento subsequente e material refractário partido;
— poeiras que surgem das unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases);
— moldes de gesso usados resultantes dos processos de conformação;
— agentes de sorção usados (calcário granular, poeira de calcário) provenientes dos sistemas de tratamento de efluentes
gasosos;
— resíduos de embalagens (plásticos, madeira, metal, papel, etc.) resultantes da etapa de embalagem;
— resíduos sólidos, p. ex. cinzas, oriundos da cozedura com combustíveis sólidos.
Algumas partes das perdas de processo acumuladas acima referidas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica devido
a especificações dos produtos ou requisitos do processo. Materiais que não possam ser reciclados internamente são usados
noutras fábricas ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem ou deposição de resíduos.
3.1.4 Emissão de ruído
Ocorrem emissões de ruído em várias fases do processo de produção de produtos cerâmicos, sobretudo nas operações com
maquinaria ruidosa e na condução de actividades laborais ruidosas.
3.1.5 Possíveis fontes de emissões no processo
A tabela seguinte permite ter uma vista geral de possíveis fontes de emissões de fases importantes do processo na produção
de cerâmica e os correspondentes percursos [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [27, VDI, 2004], [30, TWG Ceramics,
2005].
Etapa do processo
Emissões de
Matérias Corpos Decoração Combustível
-primas Cerâmicos
Preparação das matérias-primas
Trituração e moagem primárias /secundárias
x
Moagem e mistura a seco
x
Moagem e mistura por via húmida
x
Peneiração/classificação
x
Transporte
x
Armazenamento em silos
x
Preparação dos materiais cerâmicos (preparação de pasta)
Preparação da barbotina
x
Conformação por extrusão
x
de materiais plásticos macios
Conformação de corpos plástico duro
x
através de processos de remoção de aparas
Pó de prensagem, a seco
x
Pó de prensagem, secagem por pulverização
x
Granulação
x
Conformação
Enchimento por barbotina
x
Moldagem de plástico macio (extrusão)
x
Moldagem por corte
x
Prensagem
x
Tratamento de corpos crus
x
Secagem
Secadores intermitentes
x
e contínuos
Decoração
Vidragem
Engobagem
Impressão
Cozedura
Fornos intermitentes e contínuos
x
x
Tratamento subsequente
x
Armazenamento de materiais
x
x
x(1)
Emissões para
Emissão
de ruído
Solo
Atmosfera Água
(processo de perdas
/desperdícios)
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
1)
x
x
x
x
x
x (2)
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x (3)
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x (4)
x
x
x
x
x
Possível em aplicações especiais, como por exemplo, moagem a seco quente de agregados de argila expandidos
2)
Apenas água de arrefecimento
3)
Para alguns sectores, por exemplo, ladrilhos de cerâmica
4)
O armazenamento de material inclui também o armazenamento de combustíveis
Tabela 3.1 : Síntese de possíveis fontes de emissão na indústria cerâmica
3.2 Consumo – considerações gerais
3.2.1 Consumo de energia
A cozedura no forno é responsável pelo principal de consumo de energia na indústria cerâmica. Em muitos processos, há um consumo intensivo de energia na secagem de produtos moldados ou intermédios. Na maioria das operações de secagem e cozedura
emprega-se gás natural, GPL e fuelóleo, mas são também usados combustíveis sólidos, electricidade, GNL e biogás/biomassa.
O equipamento e maquinaria usados para a preparação e mistura de matérias-primas e a conformação dos produtos requerem
energia eléctrica. O diesel (gasóleo) é usado nos transportes locais, que podem incluir extracção de matérias-primas do barreiro e
transportes internos com camiões. Além disso, a electricidade (alimentada a baterias) e as botijas de GPL (butano, propano) são
também usados para transporte local, p. ex. em empilhadores.
Os subsectores dos tijolos e telhas, azulejos e ladrilhos são os maiores consumidores de energia, associado com a grande tonelagem de produção. Em termos de consumo energético específico, os subsectores dos tijolos e telhas demonstram grande
eficiência [3, CERAME-UNIE, 2003].
Não obstante, note-se que o aquecimento eléctrico dos fornos é empregue em determinadas louças de mesa e cerâmicas técnicas [14, UBA, 2004], [17, Burkart, 2004], o qual é necessário para atingir a qualidade desejada.
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3.2.2 Consumo de água
A água é usada praticamente em todos os processos cerâmicos e água de boa qualidade é essencial à preparação de argilas
e vidrados; corpos argilosos para extrusão e “barbotinas” para modelação; preparação de pós para secagem por atomização;
moagem/moagem por via húmida; operações de lavagem.
A água é usada com diferentes objectivos: basicamente, como matéria-prima para a pasta e sua preparação, como matéria-prima
para vidragem, como líquido de lavagem e meio de arrefecimento. A água de boa qualidade é necessária em vidragens, lavagens
e para arrefecimento, enquanto para a pasta poderá ser adequado utilizar água de baixa qualidade – como água residual de processo não-tratada resultante de operações de lavagem na secção de vidragem. As técnicas de reutilização de água residual de
processo têm estas diferentes qualidades em conta.
3.2.3 Consumo de matérias-primas
Conforme indica o Capítulo 2, a indústria da cerâmica consome uma vasta gama de matérias-primas. Entre estas, contam-se os
principais materiais de conformação da pasta, envolvendo elevadas tonelagens, e vários aditivos, ligantes e materiais decorativos
de aplicação à superfície, que são usados em menor escala.
3.3 Apresentação de dados sobre emissões e consumos
Esta secção refere-se às gamas actualmente observadas de níveis de emissões e consumos para os processos de produção. As
informações incluem dados relativos ao consumo actual de energia, água, matérias-primas e, quando disponíveis, dados relativos
às emissões atmosféricas e para o meio aquático resultantes das actividades, bem como entradas e saídas de sub-processos,
como a composição de lamas e perdas de processo sólidas. Não estão incluídos dados relativos às emissões sonoras porque
muitos aspectos do ruído não são realmente específicos do sector e porque não estão disponíveis dados adequados relativos ao
ruído nos processos de produção de cerâmica.
Os dados do desempenho serão complementados, sempre que seja possível, com detalhes sobre as condições de operacionalidade, amostragem e métodos analíticos, assim como apresentações estatísticas (p. ex. médias, máximos, mínimos e intervalos).
Relativamente às condições padrão de medidas de caudais e concentrações, vejam-se as seguintes definições, as quais são
apresentadas no glossário:
m3/h
Caudal: salvo indicação em contrário no presente documento, os caudais correspondem a 18% em volume de
oxigénio e a condições normais de pressão e temperatura.
mg/m3
Concentração: salvo indicação em contrário no presente documento, as concentrações de substâncias ou de
misturas gasosas correspondem às das emissões gasosas secas a 18% em volume de oxigénio e ao estado padrão
e as concentrações em benzeno correspondem a 15% em volume de oxigénio e em condições normais.
condições normais (PTN)
Designa uma temperatura de 273 K e uma pressão de 1013 hPa.
Pode ser encontrada informação útil adicional no Documento de Referência dos Princípios Gerais de Monitorização (PGM).
Tendo em vista a complexidade da indústria cerâmica, os dados sob a forma de exemplos e intervalos de níveis de emissões e
consumos actualmente observados estão resumidos por subsectores em tabelas e figuras apresentadas nesta secção.
3.3.1 Tijolos e telhas
3.3.1.1 Dados relativos às emissões
A produção de tijolos e telhas acarreta emissões para a atmosfera e para o meio aquático, perdas/resíduos e também emissões
de ruído. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes relativas à cozedura de tijolos e telhas. São
também descritas emissões atmosféricas resultantes de outras fases, emissões para o meio aquático e perdas de processo.
Emissões atmosféricas
Da produção de tijolos e telhas surgem emissões atmosféricas significativas resultantes do processo de cozedura. Neste contexto, deve mencionar-se que as emissões variam grandemente de país para país, e dentro do mesmo país variam de local para
local, dependendo das argilas usadas como matérias-primas – devido às variações geológicas e geográficas – como descrito na
Secção 2.3.1.1 (ver em particular a Tabela 2.1) e também dependendo das diferenças nas técnicas de produção aplicadas para
corresponder à diversidade da gama de produtos.
Neste contexto, os dados enumerados na tabela seguinte demonstram os intervalos das emissões ocorridas em alguns países
europeus no que diz respeito a fluoretos, cloretos, óxidos de enxofre, óxidos de azoto, partículas e monóxido de carbono. Todos
os dados apresentados na tabela são emissões não-tratadas de efluentes gasosos de fornos, isto é, sem ter em conta qualquer
equipamento de tratamento/depuração [20, CERAME-UNIE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [21, Almeida, 2004].
Composição das emissões
(mg/m3)
Áustria França Países Itália Dinamarca Bélgica Reino Unido Alemanha
Baixos
Fluoreto expresso como HF
Mínimo
0
Máximo
60
Cloreto expresso como HCl
Mínimo
Máximo
Enxofre na forma de SOx
Mínimo
5
Máximo
100
Azoto na forma de NOx
Mínimo
9
Máximo
80
Partículas
Mínimo
0
Máximo
13
Monóxido de Carbono
Mínimo
Máximo
Hungria
Suiça
Portugal
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Disponíveis na Indústria
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1
130
1
150
0
350
10
150
6
117
1
200
1
250
0
20
0
30
1
32
0
200
5
50
0
270
1
125
0
95
50
0
1090
2
630
0
3200
20
700
3
3485
8
2450
1
3000
1
350
1
281
3
443
5
200
27
464
5
100
50
200
0
174
0
160
10
450
0
780
36
147
14
132
1
180
1
64
1
40
5
40
2
449
0
100
5
150
1
100
1
29
8
125
0
1200
7
701
100
500
0
1500
1
1500
7
483
2
500
23
1950
0
22
1
80
Não detectado
160
*) A referência de 15-19% de concentração de Oxigénio corresponde ao teor de Oxigénio detectado nos efluentes gasosos
Tabela 3.2 : Gamas de emissão de efluente gasoso em estado bruto resultantes do processo de cozedura de tijolos e telhas
Número da Amostra
As emissões de fluoretos variam consideravelmente, como demonstra a Tabela 3.2, não só devido à variação do conteúdo de fluoretos nas matérias-primas, mas também devido às diferenças nas técnicas usadas na produção. Como exemplo, a figura seguinte
mostra a distribuição dos fluoretos libertados com respeito ao produto final, baseado numa pesquisa italiana e reportando-se à
Figura 2.9 [20, CERAME-UNIE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
30
25
20
15
10
5
0
0-99
100-199
200-299
300-399
400-499
500-599
600-699
700-799
>800
mg/kg
Figura 3.1 : Distribuição do fluoreto libertado na indústria de tijolos e telhas italiana
Número da Amostra
Variações semelhantes ocorrem nas emissões de cloretos (ver Tabela 3.2) e também a distribuição dos cloretos libertados com
respeito ao produto final para a indústria italiana de tijolos e telhas é apresentada na figura seguinte [20, CERAME-UNIE, 2004],
[23, TWG Ceramics, 2005].
60
50
40
30
20
10
0
0-49
93
50-99
100-149
150-200
200-249
250-299
>300
mg/kg
Figura 3.2 : Distribuição do cloro libertado na indústria de tijolos e telhas italiana
A tabela seguinte mostra as diferentes emissões de enxofre na Alemanha, Reino Unido e Bélgica, apresentando a relação entre o
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Número de fábricas
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número de tijolos e telhas e as correspondentes emissões. Também aqui a variação do conteúdo de enxofre nas argilas desempenha um papel importante, p. ex., através do uso de argilas com baixo teor de enxofre; as emissões deste material são mais baixas
do que as que ocorrem quando se utilizam argilas com elevado teor de enxofre. [20, CERAME-UNIE, 2004], [23, TWG Ceramics,
2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
350
300
250
200
100
50
0
<500
333
111
27
500-1500
38
18
10
<1500
12
5
14
DE
UK
BE
Gamas de concentração em mg/m3 SOx
Figura 3.3 : Emissões de SOx na Alemanha, no Reino Unido e na Bélgica
As gamas de parâmetros de funcionamento de gases brutos (não tratados) estão apresentadas na tabela seguinte em correlação
com os combustíveis aplicados [4, UBA, 2001], [27, VDI, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Parâmetros das emissões
Unidade Combustível gasoso
Fuelóleo UL
Fuelóleo pesado
Carvão
Partículas
NOx expresso como NO2
SOx expresso como SO2 (teor de S inferior a 0,12%*) nas matérias-primas
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expresso como HF
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expresso como HCl
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
1 - 30
20 - 200
10 - 300**)
1 - 20**)
1 - 120
5 - 50
20 – 200
30 - 500**)
1 - 20**)
1 - 120
30 – 150***)
20 – 200
30 - 500**)
1 - 20**)
1 - 120
1 – 20
20 – 200
10 - 300**)
1 - 20**)
1 - 120
*) Valores superiores a 1500 mg de SO2/m3 são possíveis com um teor de S superior a 0,12% nas matérias-primas
**) Valores inferiores de HF e de SO2 são possíveis se forem utilizadas matérias com elevado teor em calcário
***) Ao utilizar lenhite, o teor de partículas pode aumentar até 700 mg/m3
Tabela 3.3 : Dados de caracterização de efluentes gasosos com vários combustíveis
Para outros combustíveis mencionados na Secção 2.3.1.5, p. ex. coque de petróleo, não há dados disponíveis.
Os COV não estão necessariamente presentes em todos os efluentes gasosos brutos (tal e qual, isto é sem tratamento) do
processo de cozedura de tijolos, ocorrendo sobretudo quando se usam aditivos orgânicos que desenvolvam a porosidade. Estes
componentes orgânicos nos efluentes gasosos brutos dependem do grau de porosidade e das condições de funcionamento na
zona de pré-aquecimento do forno. Muitas vezes, utiliza-se uma mistura de diferentes agentes formadores de poros. A tabela
seguinte mostra uma série de valores de concentração nos efluente gasoso bruto obtida através da utilização de vários agentes
formadores de poros [4, UBA, 2001].
Parâmetro das emissões
Unidade
Poliestireno
Agentes como o serrim e papel
Substâncias orgânicas na forma de C total
Benzeno
Fenol
Formaldeído
Aldeído (C1 – C4)
Monóxido de Carbono*)
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
50 - 250
1 - 65
1-5
1 - 20
1 - 20
<300
50 - 250
1-5
1 - 20
5 – 100
25 – 180
<1500
*) Um valor elevado de CO é indicador de uma combustão incompleta
Tabela 3.4 : Valores do efluente gasoso com vários agentes formadores de poros
Os exemplos de valores de efluentes gasosos tratados mostrados na tabela seguinte são valores médios do fabrico de blocos
porosos de cerâmica, e não está disponível informação sobre as unidades de tratamento de efluentes gasosos. Os intervalos de
parâmetros de funcionamento correspondentes podem ser encontrados na secção superior da tabela. Esta mostra também a
principal ligação entre parâmetros de funcionamento, concentrações de emissões e os correspondentes factores de emissão
(emissões que se referem à produção de um quilograma de tijolos (kgB)) [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG
Ceramics, 2005].
Fonte de emissão
Forno de túnel
Caudal volumétrico do efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
5000 – 50000
100 – 200
Componentes das emissões
Concentração média
de efluente tratado (mg/m3)
Factor de emissão,
valor médio (mg/kgB)
11,6
121,0
26,1
98200
124,6
2,7
8,4
22,7
17,6
184,0
39,6
149 000
189,0
4,1
12,7
34,5
Partículas
NOx expresso como NO2
SOx expresso como SO2
CO2
CO
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expresso como HF
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expresso como HCl
Substâncias orgânicas expresso como C total
95
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
Tabela 3.5 : Concentrações médias de efluente gasoso tratado (blocos de argila porosos) e respectivos factores de emissão
As Tabelas 3.6 e 3.7 mostram exemplos de concentrações de efluentes gasosos resultantes de unidades de produção de tijolos,
de tijolos face-à-vista, ou de telhas, medidas por peritos externos (medições pontuais e descontínuas) e os correspondentes
parâmetros de funcionamento na secção superior das tabelas. A maioria das fábricas opera sistemas de tratamento de efluentes
gasosos, como referido nas tabelas, daí os valores representarem concentrações de gás limpo [1, BMLFUW, 2003], [17, Burkart,
2004], [2, VITO, 2003}.
Parâmetro
Caudal volumétrico
efluente gasoso
(m3/h)
Temperatura do
efluente gasoso (°C)
Combustível
Agente formador
de poros
Tratamento do
efluente gasoso
TA 1
TA 2
TA 3
TA 4
TA 5
TA 6
TA 7
TA 8
TA 9
TA 10
22 000
12 400
25 300
12 440
32 930
15 100
20 740
15 420
27 344
18 300
153
107
224
171
197
131
155
153
102
186
Gás natural
Serrim,
poliestireno,
papel
Pós-combustão
térmica
Parâmetro das emissões
Partículas
SOx expresso como SO2
Fluoreto expresso como HF
COT sem CH4
Acetaldeído
Benzeno
Estireno
Formaldeído
Fenol
NOx na forma deNO2
Cloro na forma de HCL
CO
Gás natural Gás natural Gás natural
Serrim
Serrim,
Serrim,
papel
casca de
girassol,
linhite
Pós-comPós-combustão
bustão
térmica
térmica
Gás natural Gás natural Gás natural Gás natural Gás natural
Serrim,
Serrim,
Papel
Serrim
Papel, popoliestireno,
papel,
liestereno
papel,
linhite
linhite
Pós-comPós-comFiltro
bustão
bustão
de leito
térmica
térmica
calcário
TA 1
TA 2
TA 3
TA 4
TA 5
TA 6
TA 7
TA 8
TA 9
TA 10
18,0
26,0
3,0
<5,0
0,18
0,20
0,005
0,12
98
13,5
14
27,0
<4,0
<0,1
19,0
<1
<0,10
<0,10
<1,0
<0,10
18
<1,0
300
4,0
178,0
1,5
11,5
0,18
0,14
2,1
0,45
113
10,5
-
8,4
72,2
2,3
11,9
0,11
0,03
2,5
0,05
162
7,0
-
2,8
2,8
1,1
4,0
0,30
0,90
5,0
1,60
187
9,9
25
1,2
17,7
0,9
16,5
4,7
7,5
11,7
5,6
24,2
2,4
-
1,9
1,2
0,1
5,6
1,5
1,7
4,5
2,3
64,8
1,2
39,2
<1,0
5,6
1,8
97,1
3,0
3,0
10,6
6,1
43,0
5,0
-
10,7
1,7
<0,1
19,0
<0,1
0,4
<0,1
<0,1
<0,1
33,6
<0,5
-
0,9
5,0
1,1
3,0
0,1
2,0
1,3
0,1
73,0
0,5
44,0
Gás natural
Papel, poliestereno
Pós-combustão
térmica
TA : fábrica de tijolos de alvenaria ; unidades em mg/Nm3 réf. a 18 % de O2, Nm3/hsec ou °C
Tabela 3.6 : Concentrações de efluente tratado nas fábricas de tijolos de alvenaria
96
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Parâmetro
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Combustível
Tratamento do efluente gasoso
TF 1
T1
T2
T 3/4
T5
19 500
165
Gás natural
Filtro de leito
calcário
13 745
84
Gás natural
Filtro de leito
calcário
17 214
159
Gás natural
Filtro de leito
calcário
31 182
154
Gás natural
Filtro de leito
calcário
10 500
202
Gás natural
Filtro de leito
calcário
Parâmetro das emissões
TF 1
T1
T2
T 3/4
T5
Partículas
SOx na forma de SO2
Fluoreto na forma de HF
COT sem CH4
Formaldeído
Benzeno
Estireno
Fenol
NOx expresso como NO2
Cloro expresso como HCl
2,2
6,8
1,4
15,5
0,2
2,5
2,5
5,0
70,0
6,8
1,9
17,1
4,5
1,2
26,8
1,1
1,2
9,6
<0,5
1,2
38,3
3,3
12,5
<1,6
3,1
19,4
107,3
1,6
18,0
20,0
4,2
8,0
88,0
14,0
TF : fábrica de tijolos face-à-vista, T : fábrica de telhas; unidades em mg/Nm3 réf. a 18 % de O2, Nm3/hseco ou °C
Tabela 3.7 : Concentrações de efluente tratado nas fábricas de tijolos face-à-vista e nas fábricas de telha
As Tabelas 3.8 e 3.9 mostram exemplos recentes de fornos de fabrico de blocos de cerâmica e tijolos de vista-à-face na Bélgica
e os correspondentes parâmetros de funcionamento [30, TWG Ceramics, 2005]. As fábricas aplicam diferentes medidas como
medidas integradas no processo e técnicas de tratamento de fim de linha de efluentes gasosos. As medidas integradas no processo incluem a adição de matérias-primas com baixo teor de enxofre, a adição de CaCO3 e de aditivos ricos em cálcio. Por isso,
os valores apresentados nas tabelas são os valores de gás bruto e os valores de gás limpo (após medidas de processo integrado
e tratamento de efluentes gasosos).
Parâmetro
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (Cº)
Combustível
Teor de enxofre nas matérias-primas - argila
Agentes formadores de poros
Medidas integradas do processo
Tratamento do efluente gasoso
Adsorvente
Parâmetro das emissões
Partículas
SOx expresso como SO2
Fluoreto expresso como HF
Cloro expresso como HC1
NOx
COT
CO
Blocos de argila 1
Blocos de argila 2
Blocos de argila 3
Blocos de argila 4
58 682 m3/h
180 – 220 °C
Gás natural
0,5 – 0,75 %
Serrim
Matérias-primas
com baixo teor de
enxofre e cálcio
Lavagem a seco
do gás de combustão
com filtro
Ca(OH)2
61 027 m3/h
180 – 220 °C
Gás natural
> 0,75 %
Serrim
Matérias-primas
com baixo teor
de enxofre e cálcio
Coluna
de adsorção
em série
CaCO3
51 838 m3/h
180 – 220 °C
Gás natural
> 0,75 %
Serrim
Matérias-primas
com baixo teor
de enxofre e cálcio
Coluna
de adsorção
em série
CaCO3
61 156 m3/h
180 – 220 °C
Gás natural
> 0,75 %
Serrim
Matérias-primas com baixo
teor de enxofre e cálcio e
aditivos ricos em cálcio
Coluna
de adsorção
em série
CaCO3
Blocos de argila 1
Valor do efluente Valor do efluente
bruto mg/Nm3
tratado mg/Nm3
36
1436
25
5
22
105
1021
3
1336
1
11
21
77
1235
Eficiência
de redução
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
Blocos de argila2
Valor do efluente
tratado mg/Nm3
92
7
96
0
5
27
0
117
2051
56
11
36
108
988
71
1884
2
9
31
71
1038
Eficiência
de redução
39
8
96
18
14
34
0
Parâmetro das emissões
Partículas
SOx expresso como SO2
Fluoreto expresso como HF
Cloro expresso como HC1
NOx
COT
CO
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
Blocos de argila 1
Valor do efluente
tratado mg/Nm3
Eficiência
de redução
127
2883
36
7
52
219
936
26
2295
3
3
21
106
905
80
20
92
57
60
52
3
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
165
2893
35
9
16
51
1137
Blocos de argila2
Valor do efluente
tratado mg/Nm3
Eficiência
de redução
69
2210
6
7
36
86
1165
58
24
83
22
0
0
0
Tabela 3.8 : Valores das emissões de efluente gasoso bruto e tratado no fabrico de blocos de argila
Parâmetro
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Combustível
Teor de enxofre das matérias-primas - argila
Tratamento do efluente gasoso
Adsorvente
Parâmetro das emissões
Partículas
SOx expresso como SO2
Fluoreto expresso como HF
Cloro expresso como HC1
NOx
COT
CO
Tijolo face-à-vista 2
Tijolo face-à-vista 3
Tijolo face-à-vista 4
56 830 m3/h
230 °C
Gás natural
0,5 – 0,75 %
Lavagem a seco
do gás de combustão
com filtro
Ca(OH)2
16 319 m3/h
150 °C
Gás natural
<0,25 %
Coluna
de adsorção em série
(filtro cascata)
CaCO3
35 000 m3/h
110 °C
Gás natural
<0,25 %
Coluna
de adsorção em série
(filtro cascata)
CaCO3
22 915 m3/h
124 °C
Gás natural
<0,25 %
Coluna
de adsorção em série
(filtro cascata)
CaCO3
Tijolo face-à-vista 1
Valor do efluente
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
tratado mg/Nm3
9
967
21
6
18
6
110
Parâmetro das emissões
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
Partículas
SOx expresso como SO2
Fluoreto expresso como HF
Cloro expresso como HC1
NOx
COT
CO
Tijolo face-à-vista 1
Eficiência
de redução
14
635
1
1
19
4
129
0
34
95
83
0
33
0
Tijolo face-à-vista 3
Valor do efluente
tratado mg/Nm3
Eficiência
de redução
30
150
60
10
100
5
36
0,5
0,6
64
150
97
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
19
141
23
3
49
6
177
Valor do efluente
bruto mg/Nm3
83
76
99
94
8
27
12
5
110
4,1
90,5
Tijolo face-à-vista 2
Valor do efluente
tratado mg/Nm3
12
163
6
3
67
15
135
Tijolo face-à-vista 4
Valor do efluente
tratado mg/Nm3
4
10
0,1
0,4
98
4
54
Eficiência
de redução
37
0
74
0
0
0
24
Eficiência
de redução
44
63
99
92,5
11
2,4
40,3
Tabela 3.9 : Valores das emissões de efluente gasoso bruto e de efluente gasoso tratado no fabrico de tijolos face-à-vista
As emissões atmosféricas ocorrem não apenas durante o processo de cozedura, mas também nas seguintes fases do processo
de produção [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]:
— durante o armazenamento e transporte interno de matérias-primas, as emissões resultam do armazenamento, pesagem,
transporte e das unidades de manuseamento;
— a preparação a seco de matérias-primas provoca emissões de poeiras;
— o processo de conformação de pó seco (por prensagem) causa emissões de poeiras;
— os processos de vidragem e engobagem, dependendo das técnicas de vidragem ou engobagem aplicadas, podem resultar
em emissões de poeiras;
— alguns tipos de tijolo, tais como tijolos rectificados, são acabados após o processo de cozedura. Daí podem resultar poeiras
do processo de acabamento a seco.
97
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
98
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Emissões para o meio aquático (água)
O fabrico de tijolos e telhas resulta numa pequena quantidade de águas residuais de processo cuja origem se deve sobretudo a
águas de lavagem, caso sejam feitos tratamentos de superfície tais como vidragem ou engobagem. Os resíduos de vidragem
e engobagem são recolhidos e voltam ao ciclo produtivo. Pode ainda resultar uma quantidade adicional de águas residuais do
processo da lavagem das unidades de preparação de matérias-primas ou moldes. Esta água é também muitas vezes reutilizada
em circuitos fechados [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]. Não estão disponíveis dados relativos às emissões para o
meio aquático.
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação, secagem,
cozedura e subsequente tratamento);
— podem surgir lamas resultantes da preparação de matérias-primas (lavagem de unidades) apenas em pequenas quantidades e também resultantes da lavagem de moldes e das unidades de vidragem e engobagem;
— do processo de produção de telhas resultam moldes de gesso usados e partidos;
— dos processos de embalagem resultam resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de lavagem de efluentes
gasosos (off-gases);
— da cozedura com combustíveis sólidos resultam resíduos sólidos, p. ex. cinzas.
Parte das perdas de processo acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica devido às especificações
de produção ou aos requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são transportados para
reutilização noutras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de valorização de resíduos
[4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
3.3.1.2 Dados relativos ao consumo
Consumos de energia
O fabrico de tijolos e telhas de cerâmica consome muita energia, uma vez que são produzidos por um processo de altas temperaturas que converte a matéria-prima em material com propriedades totalmente diferentes – a argila cozida. Dependendo do tipo
de produto, a percentagem de custos energéticos nos custos totais de produção varia geralmente entre os 17 e os 30% com
valores máximos até 40%. O gás natural é agora mais utilizado como fonte de energia para a cozedura no forno e é responsável
por cerca de 90% do consumo total de energia, mas também o gás de petróleo liquefeito, o fuelóleo, o coque de petróleo, carvão
e electricidade servem como fontes energéticas em alguns casos [13, SYKE, 2004], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics,
2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Na indústria, as principais exigências energéticas estão associadas ao processo de transformação da argila numa forma durável
adequada a todos os tipos de construção. O consumo de energia depende da matéria-prima, do processo de produção e do tipo
de produto, e do tipo de técnicas de cozedura empregues. Apesar de um determinado tipo de cozedura ser mais eficaz em termos
energéticos, pode não ser adequado ao produto específico.
Encontram-se grandes variações nos consumos específicos de energia na Europa, consoante os diferentes tipos de construção
ou tipos de produto cerâmicos. Cada tipo tem um padrão específico de consumo de energia devido ao processo de cozedura [p.
ex. temperatura de cozedura, tempo de absorção e densidade de carga enfornada).
Na Áustria, Alemanha e Itália, onde a maioria das casas é construída com blocos leves, a energia usada é baixa, isto é, 1,1 – 1,9
GJ/tonelada. A menor densidade dos blocos é alcançada pela presença e/ou adição de materiais formadores de poros na cerâmica. Estes materiais são sobretudo substâncias orgânicas, que contribuem para o equilíbrio energético da produção de tijolos de
cerâmica e, consequentemente, o consumo primário específico de energia (gás natural, combustível liquido) é baixo.
Especialmente no Norte da Europa, um grande número de tijolos face-à-vista é utilizado como revestimento exterior. Geralmente
estes tijolos têm uma densidade superior e são muitas vezes cozidos a temperaturas mais elevadas do que os blocos leves. Como
resultado, o consumo específico de energia para a produção de tijolos face-à-vista é maior, isto é, 2,5 – 2,7 GJ/tonelada.
A grande variação encontrada no Reino Unido (1,4 – 2,4 GJ/tonelada) deve-se à quantidade de material orgânico na argila usada
para tijolos (grande quantidade na argila da parte baixa de Oxford para tijolos Fletton e baixa quantidade para tijolos não-Fletton)
[3, CERAME-UNIE, 2003].
As Tabelas 3.10 e 3.11 mostram exemplos dos dados relativos ao consumo de gás natural e de energia eléctrica de instalações de
produção de tijolos e telhas na Áustria e dados do consumo de energia em Espanha, bem como o consumo energético específico geral da indústria dos tijolos e telhas [1, BMLFUW, 2003], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Fontes/Consumo de energia
Unidade
Tijolos de alvenara
Tijolos face-à-vista
Telhas
GJ/t
GJ/t
GJ/t
1,02 – 1,87
0,08 – 0,22
1,50 – 2,50
2,87
0,27
2,50 – 3,00
1,97 – 2,93
0,23 – 0,41
1,90 – 2,95
Gás natural (AT)
Electricidade (AT)
Consumo de energia (ES)
Tabela 3.10 : Dados de energia consumida nas instalações de fabrico de tijolos e telhas por cada tonelada de produto
País
Áustria
Bélgica
Alemanha
Dinamarca
Espanha
França
Itália
Países Baixos
Reino Unido
Suiça
Unidade
1980
1985
1990
1995
2000
2003
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
GJ/t
2,38
3,3
2,43
2,73
2,38
2,87
2,80
3,63
2,29
-
2,09
3,19
2,31
2,30
2,62
2,60
2,93
2,16
2,56
1,17
2,16
1,93
2,41
2,24
2,77
2,09
2,19
2,48
2,62
1,72
2,45
1,63
2,67
2,18
2,62
1,90
2,70
2,63
2,53
1,63
2,59
2,57
2,61
2,28
2,80
1,94
3,05
3,25
2,44
1,69
2,21
2,31
2,65
2,26
2,61
2,00
3,35
2,85
-
Tabela 3.11 : Consumo específico de energia na indústria de tijolos e telhas
Neste contexto, ver também as Tabelas 2.2 e 2.4.
Consumo de água e matérias-primas
Na figura seguinte, que representa um fluxograma de dados, são apresentados exemplos de consumos de água e matérias-primas de uma das fábricas de tijolos de alvenaria [1, BMLFUW, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005].
Argila
Marga
35 Partes
(27,6 %)
Água
85 Partes
(67,0 %)
5 Partes
(3,8 %)
120
Armazenamento a céu aberto
130
Preparação:
Dosagem, moagem,
homogeneização
131
Moldagem
130
Secagem
Resíduos
de processo
reciclados
1.0
Loiças
danificadas
3.0
110
Cozedura
102
Escolha
100
Embalagem
100
Transporte
H2O
Perdas
Loiças
17 Partes durantre danificadas
(13,4 %) a cozedura
2 Partes
8 Partes
(1,6 %)
(1,6 %)
Produto
final 100
Parts
(78,7 %)
Figure 3.4 : Exemplo do fluxo de massa no fabrico de tijolos de alvenaria
= 127 Parts
Água
2 Partes
(1,6 %)
99
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
100
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
3.3.2 Tubos de grés
3.3.2.1 Dados relativos a emissões
O fabrico de tubos de grés causa emissões para a atmosfera e para o meio aquático (água), perdas/resíduos de processo e
também emissões de ruído. Nesta secção, são apresentadas as gamas de emissões atmosféricas poluentes para a cozedura de
tubos de grés. São também descritas as emissões atmosféricas de outras fases do processo, emissões para o meio aquático e
perdas de processo.
Emissões atmosféricas
Durante o processo de cozedura surgem emissões atmosféricas significativas resultantes do fabrico de tubos de grés.
Na tabela seguinte são apresentados os valores máximos de emissões de gases tratados por fábricas europeias de produção de
tubos de grés (excepto para o Reino Unido) e os dados correspondentes relativos ao funcionamento de fornos de túnel (na secção
superior da tabela) [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001].
Fonte de emissão
Forno de túnel
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
4000 - 18 000
160 – 200
Componente das emissões
Concentração máxima de gás depurado (mg/m3)
Partículas
NOx expresso como NO2
SOx expresso como SO2
CO
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expresso como HF
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expresso como HCl
30
200
200
200
5
30
Tabela 3.12 : Concentração máxima no efluente tratado no fabrico de tubos de grés (condutas de argila vitrificada)
No Reino Unido, observam-se concentrações máximas de flúor até 10 mg/m3 por o limite máximo de emissões ser 10.
As emissões atmosféricas não ocorrem apenas durante o processo de cozedura, mas também nas seguintes fases do processo
de produção [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]:
— durante o armazenamento e transporte interno de matérias-primas, as emissões resultam do armazenamento, pesagem,
transporte e das unidades de manuseamento;
— nalgumas circunstâncias, as emissões gasosas podem surgir dos processos de secagem; Se for empregue demasiado calor
do forno no processo de secagem de produtos em verde, o qual inclui efluentes gasosos da zona de cozedura e se não houver
sistemas de aquecimento fechados, podem surgir emissões de fluoretos;
— podem surgir emissões se a vidragem for realizada por pulverização;
— alguns produtos de tubos de grés são rectificados após o processo de cozedura. Daí podem resultar poeiras do processo de
rectificação a seco.
Emissões para o meio aquático (água)
Na produção de tubos de grés, as águas residuais de processo surgem durante a lavagem de unidades de preparação de matérias-primas, unidades de vidragem, bem como de moagem húmida. Esta água é também muitas vezes reutilizada em circuitos
fechados [4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005]. Não estão disponíveis dados relativos às emissões
para o meio aquático.
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação, secagem, cozedura e tratamento subsequente);
— podem surgir lamas resultantes da preparação de matérias-primas (lavagem de unidades) da lavagem de unidades de conformação por enchimento e também da moagem por via húmida;
— podem provir moldes de gesso usados e partidos da aplicação de processos de enchimento por barbotina;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal resultam dos processos de embalagem;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases).
Parte das perdas de processo acima mencionadas pode ser reciclada e reutilizada dentro da fábrica devido às especificações de
produção ou aos requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são transportados para reutilização em outras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de valorização de resíduos [4,
UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
3.3.2.2 Dados relativos a consumos
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Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
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Consumo de energia
O consumo específico de energia no fabrico de tubos de grés é descrito na tabela seguinte. É feita uma distinção entre o consumo
específico de energia para o abastecimento de matérias-primas minerais e energia, e para a produção dos tubos. Os materiais minerais são a argila, agentes de abertura e o vidrado, e o combustível é o gás natural. O consumo de electricidade, relativo à energia
primária, inclui todo o processo de fabrico, como unidades fabris secundárias, iluminação, etc. Os dados usados são válidos para
cerca de 90% da produção alemã. Os níveis de consumos para tubos de grés pequenos (DN 100/DN 150), tubos de grés médios
(DN 200/DN 300) e tubos de grés grandes (DN 500) são apresentados separadamente [4, UBA, 2001].
DN 100, DN 150 (MJ/kg)
DN 200, DN 300 (MJ/kg)
DN 500, acessórios (MJ/kg)
0,20
0,41
0,20
0,49
0,20
0,56
0,10
1,22
3,06
1,20
6,19
0,10
1,44
3,60
1,20
7,03
0,10
1,66
4,14
1,20
7,86
Provisão
Matérias-primas minerais
Gás natural
Produção
Preparação
Secagem
Cozedura
Electricidade
Total
Tabela 3.13 : Consumo específico de energia no fabrico de tubos de grés (condutas em argila vitrificada)
Neste contexto, veja-se também a Tabela 2.7.
Consumo de água e matérias-primas
Na figura seguinte, que representa um fluxograma de dados, são apresentados exemplos de consumos de água e matérias-primas para o fabrico de tubos de grés [4, UBA, 2001].
Vidrado
101
Argila
Argilas refractárias
Água
Preparação
e moldagem
Loiças danificadas
Material
em circulação
40 – 50 m3 de gás natural
DN 100 – DN 500
Secagem
Efluentes gasosos
Vidragem
Águas
residuais
de processo
Ar
Água
100 – 130 m3 de gás natural
DN 100 – DN 500
Efluentes gasosos
Cozedura
Ar
1000 kg de condutas de argila vitrificada
Figura 3.5 : Exemplo do fluxo de massa no fabrico de condutas de argila vitrificada
102
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3.3.3 Produtos refractários
3.3.3.1 Dados relativos a emissões
O fabrico de produtos refractários resulta em emissões para a atmosfera e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo
e também algumas emissões de ruídos. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes para a
cozedura de produtos refractários. São também descritas emissões atmosféricas de outras fases do processo, emissões para o
meio aquático e perdas de processo.
Emissões atmosféricas
O fabrico de produtos refractários resulta em emissões atmosféricas significativas durante o processo de cozedura.
A tabela seguinte mostra gamas de parâmetros de funcionamento (na secção superior da tabela) e os correspondentes valores de gás
bruto (efluente gasoso não tratado) nos processos de cozedura de diferentes produtos refractários em fornos de túnel [4, UBA, 2001].
Componente das emissões
Concentração (mg/m3)
Produto
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Magnesite
15 000 - 25 000
250 - 400
Elevado teor em óxido de alumínio
9000 – 17 000
120 – 250
Componente das emissões
Sílica
8000 – 12 000
150 - 250
Concentração (mg/m3)
Produto
Partículas
NOx expresso como NO2
SOx expresso como S2
CO
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expresso como HF
Magnesite
8 - 35
110 - 470
90 - 580
12 - 180
0,5 – 1,5
Elevado teor em óxido de alumínio
5 - 80
30 - 250
10 - 430
30 - 150
5 - 50
Sílica
10 - 25
5 – 100
20 – 150
10 – 50
1-3
Tabela 3.14 : Valores do efluente gasoso bruto em diferentes produtos refractários
A tabela seguinte mostra gamas de emissões de fornos para produtos refractários não-básicos [3, CERAME-UNIE, 2003].
Parâmetro das emissões
Partículas
SO2
NOx
Fluoreto, HF
CO2
mg/m3
44 – 113
260 – 490
25 – 200
0,4 – 2,5
1 – 3 vol- %
Tabela 3.15 : Emissões provenientes dos fornos para produtos refractários não-básicos
Em procedimentos especiais (formação de ligações de carbono, impregnação com resina), são formados produtos específicos
de decomposição (amoníaco, formol, fenol, etc.) que dependem dos agentes ligantes especiais (bentonite, resina). Na tabela
seguinte são apresentados exemplos de valores de efluente gasoso bruto para procedimentos especiais [4, UBA, 2001].
Parâmetro das emissões (mg/m3)
Amónia
Formaldeído
Fenol
Substâncias orgânicas na forma de C total
Câmara de endurecimento
Ligantes com resina*)
2500
25
350
>3000
Forno de maturação
Ligantes com resina *)
20
10
80
1000
Ligantes com alcatrão **)
2500
Revestimento com alcatrão
Ligantes. com alcatrão **)
1500
*) Resina fenólica tipo resol
**) Os valores de C total incluem hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAH)
Tabela 3.16 : Valores de efluente gasoso bruto utilizado em processos especiais
As emissões atmosféricas não ocorrem apenas durante o processo de cozedura, mas também nas seguintes fases do processo
de produção [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]:
— durante o armazenamento e transporte interno de matérias-primas, as emissões resultam do armazenamento, pesagem,
transporte e das unidades de manuseamento;
— dos processos de preparação a seco de matérias-primas resultam emissões de poeiras;
— da conformação em prensas resultam emissões de poeiras e também de vapores de agentes ligantes e aditivos;
— em certas circunstâncias, as emissões gasosas podem surgir dos processos de secagem. Se for empregue demasiado
calor do forno no processo de secagem de produtos em verde, o qual inclui efluentes gasosos da zona de cozedura e se não
houver sistemas de aquecimento fechados, podem surgir emissões de fluoretos;
— alguns produtos refractários são rectificados após o processo de cozedura. Daí podem resultar poeiras do processo de
rectificação a seco.
Emissões para o meio aquático (água)
No fabrico de produtos refractários, as águas residuais de processo advêm da lavagem de unidades de preparação de matériasprimas, unidades de conformação por enchimento, bem como de moagem húmida. Esta água é também muitas vezes reutilizada
em circuitos fechados [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]. Não estão disponíveis dados relativos às emissões para o
meio aquático.
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação, secagem,
cozedura e subsequente tratamento);
— podem surgir lamas resultantes da preparação de matérias-primas (lavagem de unidades) apenas em pequenas quantidades e também resultantes da lavagem das unidades de conformação por enchimento e da moagem por via húmida;
— podem provir moldes de gesso usados e partidos da aplicação de processos de enchimento por barbotina;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal resultam dos processos de embalagem;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de lavagem de efluentes gasosos (off-gases).
Parte das perdas de processo acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica devido às especificações
de produção ou aos requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são transportados para
reutilização em outras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de valorização de resíduos [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
3.3.3.2 Dados relativos a consumo
Consumos de energia
A tabela seguinte mostra gamas de dados relativos a consumos específicos de energia nos diferentes passos da produção de
tijolos refractários de magnésio (magnesia refractory bricks) [1, BMLFUW, 2003], [17, Burkart, 2004].
Processo
Preparação, peneiração
Pesagem, dosagem, mistura
Moldagem
Secagem, Cozedura
Tratamento subsequente, embalagem
MJ/kg
0,35 – 0,50
0,045 – 0,070
0,13 – 0,20
3,0 – 6,3
0,08
Tabela 3.17 : Dados de consumo de energia por kg de produto durante fabrico de tijolos refractários de magnésia
Neste contexto, vejam-se também as Tabelas 2.9, 2.10, 2.11 e 2.12.
103
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Consumo de água e matérias-primas
Na figura seguinte, que representa um fluxograma de dados, são apresentados exemplos de consumos de água e matérias-primas para a produção de tijolos de periclase-cromite [4, UBA, 2001].
Minério de crómio
Magnesite sinterizada
410 kg
600 kg
Licor de sulfito
Água
25 kg
Preparação
5 kg
Caco (Loiças danificadas em cozido)
1160 kg
Prensagem
Caco (Loiças cruas danificadas em crú)
60 kg
1100 kg
Efluentes gasosos
Gás natural
Secagem
Ar
Loiças secas danificadas
20 kg
1063 kg
Efluentes gasosos
Gás natural
Cozedura
Ar
Loiças cozidas danificadas
40 kg
1000kg
Tijolos em crómio-périclase
Figura 3.6 : Exemplo do fluxo de massa no fabrico de tijolos em crómio-périclase
3.3.4 Agregados de argila expandida
3.3.4.1 Dados relativos a emissões
O fabrico de agregados de argila expandida resulta em emissões atmosféricas e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo e também emissões de ruído. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes para as fases
de processo como moagem primária, moagem a seco, granulação, o processo de cozedura, peneiração e processamento de
agregados. São também descritas emissões atmosféricas resultantes de outras fases, emissões para o meio aquático (água) e
perdas de processo.
Emissões atmosféricas
As emissões atmosféricas mais significativas no fabrico de agregados de argila expandida resultam do armazenamento, transporte de matérias-primas, moagem primária e moagem de argila em bruto, granulação, do processo de cozedura (expansão real) e
também da peneiração e do processamento de agregados. As emissões difusas resultantes do armazenamento e manuseamento
de matérias-primas e armazenamento de agregados leves (AL) são de natureza diferente das emissões provenientes do tráfego
de veículos.
Transporte e armazenamento de matérias-primas
Durante o armazenamento e transporte de matérias-primas, podem ocorrer emissões em pontos de transferência de sistemas de
transporte e armazenamento, os quais dependem das características das matérias-primas.
Moagem primária
A operação de moagem primária, a qual é aplicada em tipos de argila bastante seca (processo semi-seco) leva à emissão de
poeiras. A tabela seguinte mostra gamas de valores de emissão de poeiras originadas pela moagem primária a jusante de um
filtro [26, UBA, 2005].
Trituração primária
105
Valores
Partículas
0,7 – 3,4 mg/m3 1)
1)
baseado nos efluentes gasosos (off-gases) secos (273 K, 1013 hPa)
Tabela 3.18 : Gamas dos valores de emissão de partículas resultantes da trituração primária a jusante de um filtro de tecido
Moagem a seco
Durante o processo de moagem a seco, aplicada em tipos de argila bastante seca, são gerados dióxidos de enxofre e óxidos de
azoto resultantes da combustão de fuelóleos pesados, que vêm somar-se à emissão de poeiras. A tabela seguinte mostra gamas
de valores reais de emissões originados pela moagem seca a jusante do respectivo sistema de filtração [26, UBA, 2005], [30,
TWG Ceramics, 2005]
Partículas a jusante de um precipitador electrostático ou de um filtro de tecido
Dióxido de enxofre
Óxidos de azoto, expresso na forma de NO2
1)
6 – 50 mg/m3 1) 2)
0,02 – 0,20 g/m3 1)
0,11 – 0,14 g/m3 1)
baseados em efluente gasoso húmido e 17% por volume de O2 (273 K, 1013 hPa)
2)
valores médios anuais
Tabela 3.19 : Gamas dos valores reais de emissão resultantes de moagem a jusante do respectivo sistema de filtragem
Granulação
A granulação, aplicada em tipos de argila bastante seca, leva à emissão de poeiras. A tabela seguinte apresenta gamas de valores
de emissões de poeiras originadas pela granulação a jusante de um filtro [26, UBA, 2005].
Granulação
Valores
Partículas
5 – 15 mg/m3
1)
1)
baseados nos efluentes gasosos (off-gases) secos (273 K, 1013 hPa)
Tabela 3.20 : Gamas dos valores de emissão de partículas resultantes da granulação, a jusante de um filtro de tecido
Processo de cozedura
A tecnologia do processo e os combustíveis usados no fabrico de agregados de argila expandida têm apenas uma influência
limitada nas emissões de uma fábrica. O principal parâmetro é a qualidade das matérias-primas. As emissões de orgânicos e de
dióxido de enxofre (geralmente de pirite e “marcasite”) relacionados com as matérias-primas no efluente gasoso bruto são parte
do processo real de expansão.
A tabela seguinte apresenta gamas de valores de emissões originados pelos processos de cozedura e secagem a jusante dos respectivos sistemas de filtragem (precipitador electrostático e tratamento por via húmida de efluentes gasosos) [26, UBA, 2005],
[28, Schorcht, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Parâmetro
Unidade
Valor da emissão
Partículas
SO2
NOx
HCl
HF
CO
COT
Dioxinas
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
9 - 200
200 – 2000
120 – 930
2,7 – 250
0,4 – 20
50 – 2600
10 – 800
<0,1
Dados recolhidos com um nível normal de 13-16%de volume de O2. Medições limitadas para componentes que não partículas e SO2
Tabela 3.21 : Gamas de valores de emissão resultante do processo de cozedura a jusante do respectivo sistema de filtragem.
Outro exemplo de conjunto de dados relativos a valores de efluentes gasosos (off-gases) resultantes do processo de cozedura de
agregados de argila expandida em fornos rotativos (técnica Leca), os quais estão equipados com um precipitador electrostático
para efeitos de tratamento, é apresentado como se segue [17, Burkart, 2004]:
— partículas: inferior a 50 mg/m3
— SOX: 1700 – 1800 mg/m3 (conteúdo de enxofre na matéria-prima principal superior a 0,75%)
— fluoretos, em referência a HF: inferior a 5 mg/m3
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Peneiração e processamento de agregados:
Durante a peneiração de agregados com tamanhos diferentes e durante o processamento de agregados surgem emissões de
poeiras. A tabela seguinte mostra gamas de valores de emissões de poeiras das unidades de peneiração [26, UBA, 2005], [30,
TWG Ceramics, 2005].
Granulação
Unidade de peneiração I (com compressor de areias)
Partículas
4,3 – 50,0 mg/m3
Tabela 3.22 : Valores de emissão de partículas de unidades de peneiração
Emissões para o meio aquático
Os sistemas de tratamento por via húmida são hoje usadas em algumas fábricas. A tabela seguinte mostra os valores dos efluentes como médias semanais [30, TWG Ceramics, 2005]:
Parâmetro
Valores
pH
Sólidos em suspensão
6–9
≤ 50 mg/l
Tabela 3.23 : Efluentes do tratamento por via húmida
A água é essencialmente usada na preparação (e conformação) das matérias-primas.
As emissões para o meio aquático não são relevantes, uma vez que não se gera água residual no processo de produção de agregados de argila expandida. A água de arrefecimento dos sistemas de fornos é conduzida através de um separador de óleos e é
devolvida ao circuito de arrefecimento. Toda a água de processo é evaporada no processo de secagem.
Perdas/resíduos de processo
Não há perdas sob a forma de resíduos na produção de agregados de argila expandida. Agregados peneirados acima ou abaixo
da dimensão são devolvidas ao refinador e todas as poeiras recolhidas retornam ao processo de fabrico. O gesso gerado durante
o tratamento dos efluentes gasosos é usado na indústria do cimento como regulador do endurecimento.
3.3.4.2 Dados relativos a consumo
Consumo de energia
O consumo de energia para a moagem seca, a qual é aplicada no processamento de argilas de tipo bastante seco (processo semiseco) é de aproximadamente 217MJ/m3. Isto corresponde a aproximadamente 20% do total do consumo de energia térmica no
processo geral de produção de argilas bastante duras (no processo de produção de argilas com elevado conteúdo de humidade,
não se faz moagem seca). O consumo de energia eléctrica na moagem seca é de aproximadamente 26,3 MJ/m3.
O consumo de energia no processo de cozedura é de aproximadamente 900 – 1300 MJ/m3, dependendo da matéria-prima (conteúdo
de humidade da argila), tecnologia de produção e capacidade instalada de produção [26, UBA, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
O consumo específico total de energia eléctrica varia entre os 43 e os 83 MJ/m3, consoante o peso a granel, as propriedades das
matérias-primas e a tecnologia de produção (preparação da argila, tecnologia do processo térmico) [23, TWG Ceramics, 2005],
[30, TWG Ceramics, 2005].
Consumo de água e matérias-primas
A tabela seguinte apresenta exemplos de misturas de matérias-primas na produção de agregados de argila expandida [30, TWG
Ceramics, 2005].
Matéria
Argila (seca)
Óxido de ferro
Pó de calcário/dolomite
Agente portador de carbono
% de quantidade por massa (peso)
Finalidade
> 90
0–8
0,5 – 3
0-1
Matéria-prima
Fluxo
Agente de desmoldagem
Agente de expansão
Tabela 3.24 : Mistura de matérias-primas na produção de agregados de argila expandidos
107
3.3.5 Azulejos e ladrilhos
3.3.5.1 Dados relativos a emissões
As emissões para a atmosfera e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo e também as emissões de ruído surgem
na produção de azulejos e ladrilhos vidrados e não-vidrados. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões de poluentes
atmosféricos nas principais fases do processo. São também descritas emissões atmosféricas resultantes de outras fases, emissões para o meio aquático e perdas de processo.
Emissões atmosféricas
As emissões resultantes da moagem de matérias-primas consistem principalmente em partículas das matérias-primas como
argila, quartzo e feldspato. Na moagem seca, o caudal de emissões é de cerca de 6 Nm3 de ar por quilograma de matéria-prima
processada (MP) e a emissão de partículas (poeiras) é de 50 g/kg. Na moagem por via húmida, o caudal de emissões é de cerca
de 6 Nm3 ar/kg MP com um factor de emissão de cerca de 15g poeiras/kg MP. Estes factores de emissão referem-se a volumes
de efluentes gasosos (off-gases) não tratados.
Partículas, óxido de azoto, óxidos de enxofre, monóxido e dióxido de carbono surgem como emissões atmosféricas poluentes no
processo de produção de pó atomizado para a prensagem. As operações de lavagem na secção de vidragem criam suspensões
aquosas que contêm materiais cerâmicos. Estas suspensões podem seguir para a atomização. Nas emissões que resultam da
atomização, os elementos boro, cloro e chumbo têm de ser considerados. A capacidade de evaporação dos atomizadores (secadores por atomização) atinge os 20 000 l/h. A tabela seguinte mostra as gamas típicas de parâmetros de funcionamento (na secção superior da tabela) e os correspondentes valores de efluente gasoso bruto de emissões significativas, resultantes da secagem
por atomização da barbotina [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [10 Navarro, 1998], [23, TWG Ceramics, 2005].
Fonte de emissão
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Humidade (m3água/m3total)
Oxigénio (%)
Parâmetro das emissões
Partículas
NOx expresso como NO2
CO
Compostos clorados na forma de HCl
Boro
Chumbo
CO2
Secador por pulverização
30 000 - 200 000
60 – 130
0,13 – 0,20
16 - 20
Concentração (mg/m3)
150 – 1500
5 – 300
2 – 50
1–5
< 0,3
< 0,15
1,5 – 4,0 % vol.
Tabela 3.25 : Dados de efluente gasoso bruto das unidades de secagem por pulverização (atomização)
O uso de instalações de secagem por atomização com unidades de cogeração é possível e conveniente do ponto de vista do
consumo de energia, mas os efluentes gasosos resultantes dessas unidades geralmente contêm mais NOX (varia entre 50-800
mg/m3, referido como NO2) [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Na conformação de peças por prensagem, o caudal de emissões é de cerca de 5 Nm3 ar/kg MP e o factor de emissão é de cerca
de 7 g poeiras/kg MP, referindo-se a efluentes gasosos (off-gases) não tratados. Dependendo da dimensão da prensa, os caudais
de efluentes gasosos variam entre 2000 – 4000 m3/h a temperaturas entre 20 e 30 ºC. Emissões adicionais de poeiras surgem
nas unidades de polimento. Nos processos de extrusão são apenas processadas pastas húmidas, daí não surgirem emissões de
poeiras.
A tabela seguinte mostra gamas de parâmetros de funcionamento (na secção superior da tabela) e as gamas correspondentes de
emissões de efluentes gasosos (off-gases) não tratados resultantes de secadores (os dados correspondem a secadores horizontais e verticais) [3, CERAME-UNIE, 2003], [10, Navarro, 1998], [23, TWG Ceramics, 2005], [21, Almeida, 2004].
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Fonte de emissão
Secador
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Humidade (m3água/m3total)
Oxigénio (%)
Parâmetro das emissões
2000 – 7000
50 – 190
0,04 – 0,11
16 – 20
Concentração (mg/m3)
Partículas
CO2
5 – 25 mg/m3
1 – 3 % em vol
Tabela 3.26 : Parâmetros de funcionamento e valores de efluente gasoso bruto dos secadores
As partículas encontradas nas emissões de secadores são o resultado de partículas que se desprendem do corpo cerâmico e poeiras resultantes de ladrilhos partidos nos secadores, que se acumulam ainda com os gases da combustão. As temperaturas relativamente baixas destas instalações, geralmente abaixo dos 300 ºC, impede a formação de óxido de azoto durante o processo.
As emissões gasosas e de partículas na vidragem dependem da técnica de aplicação e da composição do vidrado. Em geral,
as emissões gasosas podem surgir nos processos de preparação e aplicação do vidrado. As características físico-químicas
destas emissões são altamente variáveis como resultado da grande diversidade de vidrados utilizados. As poeiras resultantes
da vidragem e da preparação do vidrado são caracterizadas pela presença de sílica, boro, zircónio, sódio, chumbo, lítio, potássio,
bário, cálcio, magnésio, zinco e alumínio. Os caudais de emissões são de cerca de 5 Nm3 ar/kg de vidrado processado e o factor
de emissão é de cerca de 0,5 g poeiras/kg de vidrado processado, referindo-se a efluentes gasosos (off-gases) não tratados. O
caudal de efluentes gasosos (off-gases) atinge os 7.000 m3/h a uma temperatura aproximada de 30 ºC.
Na tabela seguinte são apresentadas gamas de parâmetros de funcionamento (na secção superior da tabela) e as gamas correspondentes de valores de parâmetros no efluente gasoso bruto de fornos de rolos [4, UBA, 2001], [10, Navarro, 1998], [23, TWG
Ceramics, 2005], [21, Almeida, 2004].
Fonte de emissão
Forno de rolos
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Humidade (m3água/m3total)
5000 – 15 000
130 – 300
0,05 – 0,1
Parâmetro das emissões
Partículas
NOx expresso como NO2
SOx expresso como SO2
CO
Compostos fluorados expresso como HF
Compostos clorados expresso como HCl
Boro
Chumbo
CO2
Concentração (mg/m3)
5 – 30
5 – 150
1 – 300
1 – 15
5 – 60
20 – 150
< 0,5
< 0,15
1,5 – 4,0 % em vol
Tabela 3.27 : Valores de efluente gasoso bruto durante o processo de cozedura
As emissões de compostos fluorados acima mencionadas são causadas por concentrações de fluoretos na argila entre 500 e 800
mg/kg. No processo de cozedura, o boro nas emissões tem origem no uso de vidrado que contém compostos deste elemento. O
boro e o cloro presentes nas emissões podem ter origem da água nos ladrilhos (o boro deriva apenas da água reciclada e o cloro
pode também advir de água fresca do abastecimento público), que é subsequentemente evaporada nos primeiros passos da
cozedura. A concentração de chumbo é bastante pequena e basicamente resulta da vaporização de um grupo menor de vidrados
que contêm este elemento [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
A tabela seguinte, que representa a situação italiana, mostra uma comparação entre factores poluentes de emissão para efluentes
controladas (valores de gás limpo) e os correspondentes factores de emissões poluentes em emissões não-controladas (isto é, a
montante da unidade de controlo de poluição) para as várias fases (fases) dos processos de produção de azulejos e ladrilhos. Os
factores de emissão referem-se à unidade de produção da fase correspondente [6, Timellini, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
Emissões gasosas de
Fase
Operação
Preparação
de pasta
Caudal específico
(Nm3/kg)
Poeiras (partículas)
NC
C
Moagem
a seco
6
40 - 60
0,05 – 0,1
Moagem
por via húmida
6
10 - 20
0,02 – 0,1
Atomização
5
5 – 10
0,1 – 0,2
Prensagem
5
5 - 10
0,01 – 0,05
5
0,5 – 1,0
0,02 – 0,03
3-6
0,1 – 0,5
0,01 – 0,02
Preparação e aplicação
do vidrado
Cozedura
Factores de emissão de poluentes DEM (g/kg)
Compostos de chumbo (Pb)
Compostos fluorados (HF)
NC
C
NC
C
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0 – 0,1
0,001 – 0,01
0,1 – 0,5
0,01 – 0,05
NC = Emissão Não-Controlada ; C = Emissão Controlada
Tabela 3.28 : Emissões gasosas resultantes das várias fases do processo de fabrico de ladrilhos e azulejos. Factores de emissão de poluentes em emissões não-controladas (NC) e controladas (C)
Emissões atmosféricas sob a forma de poeiras podem também ocorrer durante o armazenamento de matérias-primas e transporte interno, enquanto as emissões de poeiras surgem nas unidades de armazenamento, pesagem, transporte e manuseamento.
Os azulejos e ladrilhos são muitas vezes rectificados após a cozedura. Em consequência, pode surgir poeiras do processo de
rectificação a seco [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Emissões para o meio aquático (água)
Da produção de azulejos e ladrilhos resultam águas residuais de processo durante a lavagem de unidades de preparação de matérias-primas e de vidragem, bem como do processo de filtro-prensagem e filtros rotativos e da moagem por via húmida. A água
é muitas vezes reutilizada em circuitos fechados. O excesso de vidrado é recolhido e devolvido ao ciclo produtivo [4, UBA, 2001],
[17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
A tabela seguinte fornece detalhes da composição típica de águas residuais de processo resultantes nas instalações de produção
de azulejos e ladrilhos. A água é essencialmente água de lavagem das unidades de vidragem, assim a concentração de substâncias depende em larga escala da composição do vidrado [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [10, Navarro, 1998].
Parâmetro
pH
Matéria em suspensão
Matéria sedimentável
CQO
CBO5
Fluoretos
Cloretos
Sulfatos
Magnésio
109
Intervalo de valor (mg/l)
Parâmetro
Gama (mg/l)
7–9
1000 – 20000
5 – 30
100 – 400
40 – 60
<2
300 – 700
100 – 1000
10 - 100
Cálcio
Boro
Chumbo
Sódio
Potássio
Silício
Alumínio
Ferro
Zinco
5 – 500
1 – 60
<5
50 – 500
1 – 50
5 – 30
<2
< 0,5
<2
Tabela 3.29 : Análise química das águas residuais de processo não tratadas
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir quebras de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação, secagem,
cozedura e subsequente tratamento);
— podem surgir lamas resultantes da preparação de matérias-primas (em particular lavagem de unidades) da lavagem das
unidades de vidragem e também da moagem por via húmida;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal que resultam dos processos de embalagem;
— poeiras, lamas e agentes de sorção usados nas unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases).
Parte das perdas de processo acumuladas acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas na fábrica se cumprirem com
especificações de produto ou requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são transportados para reutilização em outras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de deposição
de resíduos [4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
A quantidade e a composição das lamas resultantes das unidades de tratamento de águas residuais de processo varia considera-
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velmente devido aos diferentes tipos de processo de produção. A tabela seguinte mostra as variações dos principais componentes químicos das lamas [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [10, Navarro, 1998].
Substância
Intervalo de valores (% peso)
Substância
Intervalo de valores (% peso)
40 – 60
5 – 15
0 – 10
0,1 – 5,0
5 – 15
0,5 – 3,0
0,5 – 3,0
K20
TiO2
ZnO
BaO
PbO
ZrO2
0,5 – 3,0
0–7
1–8
0,1 – 3,0
0,1 – 15
1 - 15
SiO2
Al203
B203
Fe203
CaO
MgO
Na2O
Tabela 3.30 : Gamas dos principais componentes químicos da lama (fabrico de ladrilhos e azulejos)
A quantidade de lamas produzidas numa instalação de ladrilhos e azulejos varia entre os 0,09 – 0,15 kg/m2 de produto acabado
em base seca. Para um produto com uma massa de 15 – 20 kg/m2, este valor corresponde a 0,4 – 1,0 % (quilograma de lama
seca/quilograma de produto cerâmico).
3.3.5.2 Dados relativos a consumo
Consumos de energia na secagem por atomização
Os valores típicos de consumo energético para o processo de secagem por atomização de azulejos e ladrilhos variam entre os 980
– 2.200 KJ/kg [23, TWG Ceramics, 2005].
Consumos de energia na secagem
A energia necessária para o aquecimento dos queimadores nos secadores é geralmente baixa, uma vez que o calor residual
do forno é recuperado para aquecimento. Os secadores aquecidos a energia eléctrica só funcionam até certo ponto. O fluxo de
efluentes gasosos de um secador alimentado a energia eléctrica é apenas entre 100 e 300 m3/h [4, UBA, 2001].
Os valores típicos de consumo de energia térmica no processo de secagem de azulejos e ladrilhos estão na ordem dos 250 – 750
kJ/kg (baseado no poder calorífico inferior do gás natural e no volume de gás a 15ºC e 1.013 mbar). Relativamente a ladrilhos da
classe Blb-II, são possíveis valores de consumo superiores a 1.400 kJ/kg [3, CERAME-UNIE, 2003].
Consumos de energia na cozedura
Na tabela seguinte são comparados requisitos específicos de energia de diferentes tipos de fornos (fornos de túnel e de rolos). Os
valores referem-se a uma temperatura de 1.150 ºC. As variações de energia necessárias são dadas para ladrilhos de monocozedura (1x) e para ladrilhos de bicozedura (2x) [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Tipo de forno
Intervalo de valor (kJ/kg)
Forno de túnel (2x)
Forno de túnel (1x)
Forno de rolos (2x)
5920 - 7300
5420 – 6300
3400 – 4620
Forno de rolos (1x)
1900 – 4800
Tabela 3.31 : Exemplos de necessidades específicas de energia de diferentes fornos
Neste contexto, veja-se também a Tabela 2.14
A tabela seguinte mostra uma comparação entre consumos específicos de energia térmica e energia eléctrica por fase do processo
(etapa). Os dados referem-se às fábricas mais significativas italianas em termos de requisitos energéticos [6, Timellini, 2004].
Fase
Preparação
dos corpos cerâmicos
Moldagem
Secagem
Cozedura
Operação
Moagem a seco
Moagem por via húmida
Atomização
Prensagem
Consumo específico de gás natural (GJ/t)
1,1 – 2,2
0,3 – 0,8
1,9 – 4,8
Tabela 3.32 : Comparação do consumo específico de energia térmica e energia eléctrica em cada etapa do processo
Consumo específico de electricidade (GJ/t)
0,04 - 0,07
0,05 – 0,35
0,01 – 0,07
0,05 – 0,15
0,01 – 0,04
0,02 – 0,15
Consumo de água e matérias-primas
Dependendo das matérias-primas usadas, do tipo de processo produtivo envolvido e das propriedades desejadas do produto, são
empregues diferentes quantidades de água e matérias-primas.
Por exemplo, na preparação de uma pasta por via seca, a matéria-prima para a pasta é moída a seco num moinho de martelos
ou num moinho pendular. A mistura é então humidificada a 7 – 12% por peso seco. Neste caso, o material granulado é seco até
atingir um teor em humidade de 6 – 7%.
Na preparação de uma pasta por via húmida, a matéria-prima da pasta é moída por via húmida num moinho de bolas através da
mistura de água até se obter um teor em humidade de 42 – 50% por peso seco. Ocorre subsequentemente granulação usando um
meio de secagem por atomização e o material granulado é seco até que o conteúdo de humidade seja de 5 – 6%.
Note-se que quando se usa um processo por via húmida, o consumo de água é cerca de quatro vezes superior ao processo a
seco. Isto significa que a quantidade de água empregue, que pode ser reutilizada no processo de preparação da mesma pasta, é
maior no método por via húmida do que no método a seco [10, Navarro, 1998], [23, TWG Ceramics, 2005].
3.3.6 Louça utilitária e decorativa
3.3.6.1 Dados relativos a emissões
O fabrico de cerâmica doméstica origina emissões para a atmosfera e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo e também emissões de ruído. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes nas principais fases. São
também descritas emissões atmosféricas resultantes de outras fases, emissões para o meio aquático e perdas de processo.
Emissões atmosféricas
A tabela seguinte mostra parâmetros de funcionamento típicos e gamas de emissões de partículas de um atomizador na produção de granulados para prensagem para a indústria de cerâmica doméstica.
Fonte de emissão
Atomizador
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
máx. 10 000
60
Parâmetro das emissões
Concentração
Partículas
20 – 30 mg/m3
Tabela 3.33 : Parâmetros de funcionamento e valores de emissão de partículas nos efluentes gasosos tratados de um atomizador
As poeiras do atomizador são separadas num filtro ou numa combinação de um ciclone e um separador húmido. Neste contexto,
deve mencionar-se que em muitas fábricas de cerâmica doméstica moderna os atomizadores já não são usados devido aos
fornecedores entregarem pó atomizado com os parâmetros requeridos [4, UBA, 2001].
No processo de cozedura de chacota desenvolvem-se substâncias orgânicas devido à decomposição ou evaporação de agentes
auxiliares, que são emitidos a temperaturas de aproximadamente 400 ºC na zona de pré-aquecimento do forno. Deste processo
pode resultar benzeno numa concentração de 1 mg/m3 [3, CERAME-UNIE, 2003]. Na tabela seguinte são apresentadas variações
de parâmetros de funcionamento (na secção superior da tabela) e as resultantes composições de efluente gasoso bruto provenientes da cozedura de cerâmica doméstica em fornos de túnel [4, UBA, 2001], [1, BMLFUW, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005],
[27, VDI, 2004], [21, Almeida, 2004].
Fonte de emissão
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Forno de túnel
3500 - 8000
130 – 200
Parâmetro das emissões
Concentração (mg/m3)
Concentração (mg/m3)
Cozedura
Partículas
NOx expressas como NO2
Compostos gasosos de flúor expressas como HF
Substâncias orgânicas expressas como C total
Cozedura de chacota
0,3 –6,0
13 – 110
1 – 35
máx. 40*)
Cozedura do vidrado
0,3 – 6,0
20 – 150
0,3 – 23
3 – 18
*) No caso de prensagem isostática: máx. 100 mg/m3
Tabela 3.34 : Valores de efluente gasosos e respectivos parâmetros de auxiliares do processo de cozedura de cerâmica doméstica
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Os compostos gasosos inorgânicos fluorados, enumerados na Tabela 3.34, desenvolvem-se a temperaturas entre os 700 e os 800
ºC devido à decomposição de certas substâncias das matérias-primas. A progressão das emissões de fluoretos de um forno de
túnel é contínua devido à cozedura contínua.
Na tabela seguinte são apresentados parâmetros de funcionamento (na secção superior da tabela) e os correspondentes valores
de efluente gasoso bruto e tratado (concentrações de partículas e HF) resultantes do processo de cozedura de cerâmica doméstica num forno de túnel num processo de monocozedura. Neste processo especial de produção os produtos são apenas cozidos
uma vez e o pré-aquecimento é desnecessário. A cozedura demora 20 horas a uma temperatura de 1.260 ºC e os efluentes gasosos do forno são tratados com um sistema de filtro de cal [13, SYKE, 2004], [17, Burkart, 2004], [22, SYKE, 2004].
Fonte de emissão
Forno de túnel
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)*)
O2 (%)*)
Parâmetro das emissões
20 000
137 – 156
17,1 – 18,1
Concentração de efluente gasoso bruto (mg/m3) **) Concentração de efluente gasoso tratado (mg/m3)
Partículas
Compostos gasoso de flúor expresso como HF
0,9
7,0
0,9
0,224 – 0,293*)
*) Três medições
**) Temperatura do efluente gasoso e teor de O2 não especificados
Tabela 3.35 : Valores de efluente gasoso bruto e tratado de um processo de cozedura de cerâmica doméstica
Em fornos que funcionam periodicamente, como os fornos intermitentes, são emitidas maiores quantidades de compostos fluorados inorgânicos compostos a temperaturas entre os 800 e os 1.500 ºC e o caudal de efluentes gasosos ronda os 5.000 a 20.000
m3/h.
Os efluentes gasosos dos processos de cozedura de cerâmica doméstica contêm também outras substâncias poluentes da
atmosfera como CO, CO2 e SOX e se os produtos forem cozidos num processo decorativo adicional, as emissões resultantes da
cozedura da decoração também têm de ser tidas em consideração. Colas e ligantes de transferência de imagens ou alcatrão das
cores da pintura são queimados durante a cozedura da decoração. Neste processo surgem substâncias orgânicas de cheiro intenso. Podem ocorrer emissões adicionais de metais pesados dos pigmentos cromáticos inorgânicos (óxidos de metais pesados). A
tabela seguinte mostra sistemas típicos de pigmentos empregues como cores decorativas [4, UBA, 2001].
Cor
Resistência à temperatura de 800 °C
Resistência à temperatura de 1200 °C
Verde
Azul
Amarelo
Preto
Cinzento
Castanho
Óxido de crómio, espinela de cobalto-crómio
Espinela de alumínio-zinco-crómio-cobalto, fusão de cobalto
Amarelo chumbo-antimónio
Espinela com ferro, cobalto, níquel, manganésio, crómio, cobre, vanádio, etc.
Cinzento estanho-antimónio, cinzento zircónio-(cobalto-níquel)
Espinela de ferro, crómio, zinco, manganésio, óxido de ferro
Vermelho
Branco
Púrpura de Cassius, vermelho cádmio-(enxofre, selénio)
Óxido de cério, óxido de titânio
Azul zircónio-vanádio
Amarelo estanho-vanádio
Rosa zircónio-ferro
Rosa estanho-crómio-(cálcio, silício), pig. vermelho cádmio
Óxido de estanho, silicato de zircónio
Tabela 3.36 : Sistemas de pigmentação cerâmica utilizada nas cores de decoração
A tabela seguinte mostra variações de parâmetros de funcionamento e concentrações em massa de componentes de metais
pesados resultantes do processo de cozedura de decoração na cerâmica doméstica [4, UBA, 2001].
Fonte de emissão
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Forno de cozedura da decoração
1000 - 3000
~ 100
Componente de metal pesado
113
Concentração (mg/m3)
Chumbo
Cádmio
Cobalto
Níquel
0,002 – 2,750
0,003 – 0,070
0,054 – 0,260
0,060 – 0,400
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Tabela 3.37 : Concentração de metais pesados no efluente gasoso bruto oriundas da cozedura da decoração
As emissões atmosféricas ocorrem não só durante os processos de atomização secagem e cozedura, mas também durante
outras fases do processo de fabrico [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]:
— durante o armazenamento e transporte interno de matérias-primas, as emissões resultam do armazenamento, pesagem,
transporte e das unidades de manuseamento;
— os processos de preparação a seco de matérias-primas causam emissões de poeiras;
— o processo de conformação de pó seco (prensagem) causa emissões de poeiras;
— em certas circunstâncias, as emissões gasosas podem surgir dos processos de secagem. Se for empregue demasiado
calor do forno no processo de secagem de produtos em verde, o qual inclui efluentes gasosos da zona de cozedura e se não
houver sistemas de aquecimento fechados, podem surgir emissões de fluoretos;
— Consoante a técnica de vidragem ou engobagem aplicada, podem surgir emissões de poeiras destes processos;
— alguns produtos são rectificados após o processo de cozedura. Por isso, podem resultar poeiras do processo de rectificação
a seco.
Emissões para o meio aquático
Na produção de cerâmica doméstica, a água residual de processo surge durante a lavagem das unidades de preparação de matérias-primas e das unidades de conformação por enchimento, dos processos de vidragem e decoração, bem como dos processos
de desidratação com filtro-prensas e filtros rotativos ou da moagem húmida. Esta água residual de processo contém os mesmos
componentes das matérias-primas [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
A tabela seguinte mostra a análise da água residual de processo de fabrico de louça de mesa de porcelana [4, UBA, 2001], [1,
BMLFUW, 2003]. O tratamento da água residual de processo é feita por homogeneização, floculação, sedimentação, filtração em
leito arenoso e osmose reversa para redução da quantidade de água residual de processo.
Parâmetro
Unidade
pH
Condutividade
Dureza total
Resíduo sólido resultante da evaporação a 135°C
Cloro
Sulfato
Fosfato
Ácido sílicio
Cálcio
Magnésio
Boro
Zinco
Chumbo
Cádmio
Cr, Cu, Ni, Co
AOX
CQO
μS/cm
Dh
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
À saída do
processo
Após o
endurecimento
Após filtro
de areia
Concentrado
após osmose
inversa
Permeabilidade
após osmose
inversa
7,5
750
12,0
1500
150
100
80,0
200
70
9
2,0
4500
250000
60
< 0,05
0,001
30
7,5
700
11,5
550
150
100
2,0
15
70
7
1,0
< 100
200
2
< 0,05
-
7,5
680
12,0
500
130
110
1,0
10
65
7
1,0
< 100
60
2
< 0,05
-
8,0
950
15,0
820
245
280
1,5
25
245
23
3,1
< 100
110
3
< 0,05
0,007
45
6,5
8
< 0,5
60
<5
< 10
0,4
< 0,1
0,3
< 0,1
< 0,1
< 100
< 10
<1
< 0,05
< 0,001
< 15
Tabela 3.38 : Análise das águas residuais de processo de uma fábrica de louças de porcelana
114
Outro exemplo da análise de água residual de processo de uma fábrica de cerâmica doméstica, a qual opera principalmente com
processos de cozedura única e onde a água residual de processo surge principalmente do processo de vidragem e preparação da
pasta, é mostrado na tabela seguinte [13, SYKE, 2004], [17, Burkart, 2004], [22, SYKE, 2004].
Parâmetro
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
pH
CBO7
CQOcr, O2
Sólidos em suspensão
Cd
Co
Cr
Cu
Pb
Zn
Mn
Unidade
Concentração antes do tratamento
Concentração após o tratamento
Redução
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
8,9
7,4
142
8100
0,0015
12,0
0,130
0,110
0,190
4,0
0,200
7,9
5,4
25
4,4
< 0,0005
0,020
0,004
0,029
< 0,010
0,220
0,035
27,0 %
82,4 %
99,95 %
> 66,7 %
99,83 %
96,9 %
73,6 %
> 94,7 %
94,5 %
82,5 %
Tabela 3.39 : Análise das águas residuais de processo de uma fábrica de cerâmica doméstica
A lavagem das águas residuais de processo é feita por um processo de precipitação físico-química que consiste nos seguintes
passos:
— bacia de equalização;
— adição de precipitador químico e mistura rápida;
— floculação;
— adição de um polímero catiónico e floculação;
— sedimentação;
— espessamento da lama;
— secagem da lama com um filtro de pressão.
A água tratada consiste no excedente proveniente da bacia de sedimentação e o correspondente volume de água residual é 145
m3/dia.
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação, secagem,
cozedura e tratamento subsequente);
— podem surgir lamas resultantes da preparação de matérias-primas (em particular da lavagem de unidades), da lavagem de
unidades de vidragem e de conformação e também da moagem por via húmida;
— podem provir moldes de gesso usados e partidos da aplicação de processos de enchimento por barbotina;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal resultam dos processos de embalagem;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases).
Parte das perdas de processo acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica se cumprirem com as
especificações de produção ou os requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são transportados para reutilização noutras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de deposição
de resíduos [4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
As lamas brancas do tratamento das águas residuais de processo consistem numa mistura de caulino, outras matérias-primas
tradicionais cerâmicas e algum gesso. Uma análise às lamas brancas mostra os seguintes componentes: SiO2 (66 – 70%), Al2O3
(18 – 20%), Na2O (0,1 – 2%), K2O (3 – 3,5%), CaO (1 – 3%) [4, UBA, 2001].
3.3.6.2 Dados relativos a consumo
Consumos de energia
A tabela seguinte mostra dados relativos a consumo de energia térmica e eléctrica de um fabricante de louça de mesa de porcelana [1, BMLFUW, 2003].
Parâmetro
Consumo de energia eléctrica
Consumo de energia térmica
Unidade
Valores
MJ/kg de produto
MJ/kg de produto
4,5
70
115
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
Tabela 3.40 : Dados de consumo de energia eléctrica e energia térmica de uma fábrica de louças de mesa de porcelana
Neste contexto, ver também as Tabelas 2.17 e 2.18.
Consumos de água e matérias-primas
A figura, um diagrama de fluxo, seguinte mostra exemplos de dados relativos a consumo de água e matérias-primas para louça de
mesa [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]. Pode ser visto o fluxo de produtos não decorados, pré-secos por filtro-prensas
e produção em máquinas (“jiggering machines”).
Vidrado
Caulino
Feldspato
115 kg
Água
554 kg
760 kg
Lascamento
855 kg
Gás natural
3341 kg
Preparação
e moldagem
1709 kg
Caco (Loiça danificada)
106 kg
Água de filtragem
2771 kg
Perdas de peneiração
Secagem
Ar
Gás natural
Ar
Água
Gás natural
Ar
Cozedura
(Cozedura de biscoito)
Vidragem
Cozedura
(Cozedura do vidrado)
Efluentes gasosos
Caco (Loiça danificada)
Efluentes gasosos
Caco (Loiça danificada)
Águas residuais
de processo
Caco (Loiça danificada)
Efluentes gasosos
Caco (Loiça danificada)
1000 kg
Cerâmica doméstica
Figura 3.7 : Exemplo do fluxo de massa no fabrico de loiças domésticas
3.3.7 Louça Sanitária
3.3.7.1 Dados relativos a emissões
As emissões atmosféricas e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo e também as emissões de ruído surgem na
produção de louça sanitária. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes nas principais fases.
São também descritas emissões atmosféricas resultantes de outras fases, emissões para o meio aquático (água) e perdas de
processo.
Emissões atmosféricas
A louça sanitária é cozida em fornos de túnel ou rolos. Produções de pequena escala são cozidas em fornos intermitentes operados periodicamente (de forma intermitente). A tabela seguinte mostra as composições relevantes de efluente gasoso bruto e
efluente tratado bem como dados do funcionamento (na secção superior da tabela) de um forno de túnel operado numa fábrica
típica de louça sanitária. Neste exemplo, os efluentes gasosos são tratados por um processo de sorção a seco utilizando módulos
adsorventes planares em forma de alvéolo (tipo favo de mel) num contentor de aço [4, UBA, 2001].
116
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Fonte de emissão
Forno de túnel
Caudal volumétrico de efluente gasoso (m3/h)
Temperatura do efluente gasoso (°C)
Parâmetro das emissões
9100
140 – 180
Concentração de efluente
gasoso bruto (mg/m3) **)
Concentração de efluente
gasoso tratado (mg/m3)
10
30
200
1,3 – 3,6
3
20
200
0,4 – 1,5
Partículas
NOx expressos como NO2
CO
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expressos como HF
Tabela 3.41 : Exemplos da composição de gás bruto e gás depurado libertados por um forno de túnel
A tabela seguinte mostra variações de concentrações de efluente gasoso bruto em fornos de túnel e por interminentes (referência
a 18% combustível O2: gás natural) [1, BMLFUW, 2003], [22, SYKE, 2004], [23 TWG Ceramics, 2005].
Parâmetro das emissões
Concentração (mg/m3)
Concentração (mg/m3)
Forno de túnel
1 – 20
10 - 50*)
1 - 25
1 – 30
1 - 100
Forno intermitente
£ 40
10 - 50
£ 80
£ 90
n.d
Fonte de emissão
Partículas
NOx expressos como NO2
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expressos como HCl
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expressos como HF
SO2**)
*) Com mistura de combustível GPL/fuelóleo pesado até 90 mg/m3 de NO2
**) Com mistura de combustível GPL/Fuelóleo pesado
Tabela 3.42 : Concentração de efluente gasoso tratado em fornos de túnel e fornos intermitentes
A tabela seguinte mostra exemplos de concentrações de efluente gasoso tratado de duas fábricas de louça sanitária. Os valores de efluente
gasoso tratado foram obtidos depois da primeira cozedura em fornos de túnel e o tratamento dos efluentes gasosos com um sistema de
colunas de adsorção de leito de calcário compactado (referência a 18% O2; combustível: gás natural) [1, BMLFUW, 2003].
Parâmetro das emissões
Fábrica 1
Concentração (mg/m3)
Fábrica 2
Concentração (mg/m3)
3,2
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
< 0,1
0,8
0,8
6,0
5,0
20
Partículas
Cobalto
Níquel
Crómio
Manganésio
Vanádio
Estanho
Antimónio
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expressos como HF
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expressos como HCl
SOx na forma de SO2
Tabela 3.43 : Exemplos de concentração de efluente gasoso tratado de duas fábricas de louças sanitárias
As emissões atmosféricas não ocorrem apenas durante o processo de cozedura, mas também durante estas outras fases do
processo de fabrico [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]:
— durante o armazenamento e transporte interno de matérias-primas, as emissões resultam do armazenamento, pesagem,
transporte e das unidades de manuseamento;
— emissões de poeiras surgem de processos de preparação a seco de matérias-primas;
— em certas circunstâncias, as emissões gasosas podem surgir dos processos de secagem. Se for empregue demasiado
calor do forno no processo de secagem de produtos em verde, o qual inclui efluentes gasosos da zona de cozedura e se não
houver sistemas de aquecimento fechados, podem surgir emissões de fluoretos;
— as emissões de poeiras podem advir do processo de vidragem por pulverização;
— os processos de polimento e rectificação a seco podem causar emissões de poeiras.
Emissões para o meio aquático
No fabrico de louças sanitárias, a água residual de processo surge durante o processo de lavagem das unidades de preparação
das matérias-primas e conformação por enchimento, do processo de vidragem ou da moagem por via húmida. Esta água residual
de processo contém os mesmos componentes que as matérias-primas e pode ser reutilizada (principalmente como água de
lavagem) [23, TWG Ceramics, 2005].
A tabela seguinte mostra um exemplo de concentrações de água residuais de processo tratadas e as correspondentes cargas
diárias e uma fábrica de louça sanitária (amostra de composta após sedimentação) [1, BMLFUW, 2003].
Parâmetro
Concentração (mg/l)
Carga (g/dia)
Zinco
Níquel
Chumbo
Cobre
Crómio
Crómio VI
Cobalto
Estanho
Cádmio
Antimónio
Bário
Sulfato
pH
0,05
< 0,01
< 0,01
< 0,01
< 0,01
< 0,05
< 0,01
< 0,01
< 0,005
< 0,01
0,32
53
7,7
1,0
< 0,2
< 0,2
< 0,2
< 0,2
< 0,01
< 0,2
< 0,2
< 0,1
< 0,2
6,4
1060
-
Tabela 3.44 : Concentração de poluentes nas águas residuais tratadas
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação, secagem,
cozedura e subsequente tratamento);
— podem surgir lamas resultantes da preparação de matérias-primas (em particular da lavagem de unidades), da lavagem de
unidades de vidragem e conformação por enchimento e também da moagem por via húmida;
— podem provir moldes de gesso usados e partidos da aplicação de processos de enchimento por barbotina;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal que resultam dos processos de embalagem;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases).
Parte das perdas de processo acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica se cumprirem com
as especificações de produção ou os requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são
transportados para reutilização em outras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de
deposição de resíduos [4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005].
As lamas brancas do tratamento das águas residuais de processo consistem numa mistura de caulino, outras matérias-primas
tradicionais cerâmicas e algum gesso. Uma análise às lamas brancas mostra os seguintes componentes: SiO2 (66 – 70%), Al2O3
(18 – 20%), Na2O (0,1 – 2%), K2O (3 – 3,5%), CaO (1 – 3%) [4, UBA, 2001].
3.3.7.2 Dados relativos a consumo
Consumos de energia
Na tabela seguinte são apresentadas gamas de consumos específicos energéticos necessários e parâmetros de funcionamento
posteriores de diferentes fornos. [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2003], [27, VDI, 2004].
117
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
118
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Componente das emissões
Temperatura (°C)
Forno de túnel clássico
Forno de túnel moderno com isolamento de fibras leves
Forno de rolos
Forno intermitente moderno, cozedura de retoque
Forno intermitente moderno, primeira cozedura
Tempo de Cozedura (h) Necessidade especíca
de energia (kJ/kg)
1230 – 1270
1230 -1260
1230 -1260
1180 - 1220
1240 - 1260
16 – 24
10 – 18
8 – 12
12 – 23
12 - 23
Débito (t/h)
9100 – 12000
4200 – 6700
3500 – 5000
8300 – 10400
9200 - 11300
0,8 – 1,0
1,0 – 2,0
0,8 – 1,0
5 – 15*)
5 – 15*)
*) resp. (t/ciclo)
Tabela 3.45 : Parâmetros de funcionamento e débito de diferentes fornos
Neste contexto, ver também as Tabelas 2.21, 2.22 e 2.23.
A tabela seguinte mostra exemplos de dados relativos a consumos de energia térmica e eléctrica de três fábricas de louça sanitária [1, BMLFUW, 2003].
Parâmetro
Capacidade de produção
Utilização de matérias-primas
Consumo de energia eléctrica
Consumo de energia térmica
Unidade
Fábrica 1
Fábrica 2
Fábrica 3
t/ano
t/ano
MJ/kg de produto
MJ/kg de produto
10 000
17 000
0,36
30
5120
7801
3,32
22
2900
3500
3,16
28
Tabela 3.46 :Dados de consumo de energia
Consumo de água e matérias-primas
Na figura seguinte, são apresentados exemplos de dados relativos a consumos de água e matérias-primas para a produção de
louça sanitária. [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]. Os produtos são feitos de porcelana vítrea (“vitrous china”) e a conformação dá-se por enchimento com barbotina de moldes de gesso.
Vidrado
Caulino e argila
Matérias-primas duras
80 kg
Água
569 kg
631 kg
195 kg
Preparação
Reciclagem
da barbotina
2200 kg
Homogeneização
da barbotina
1465 kg
Moldagem
(moldação
da barbotina)
Águas residuais
de processo
1385 kg
Gás natural
Ar
Secagem
e tratamento branco
1165 kg
Água
Vidragem
Efluentes gasosos
Lascamento
80 kg
Águas residuais
de processo
Caco (Loiça danificada)
1135 kg
Gás natural
Ar
Efluentes gasosos
Cozedura
1000 kg
Cerâmica doméstica
Cerâmica técnica
Imagem 3.8 : Exemplo do fluxo de massa no fabrico de loiças sanitárias
Caco (Loiça danificada)
3.3.8 Dados relativos a emissões
As emissões atmosféricas e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo e também as emissões de ruído surgem na
3.3.8.1 produção de cerâmica técnica. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes na cozedura de
electroporcelana (“electroporcelain”). São também descritas emissões atmosféricas resultantes de outras fases, emissões para
o meio aquático e perdas de processo.
Emissões atmosféricas
A tabela seguinte mostra gamas de concentrações de efluente gasoso bruto e fluxos de massa dos fornos intermitentes durante
a cozedura de isoladores eléctricos [1, BMLFUW, 2003].
Parâmetro das emissões1)
Poeiras
NOx expressos como NO2
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expressos como HF
Concentração (mg/m3)
Débito volumétrico (g/h)
20 – 30
20 – 120
máx. 120
máx. 600
máx. 2400
máx. 2400
1) ref. a 18 % em vol. de O2
Tabela 3.47 : Concentrações de efluente gasoso bruto durante a cozedura de isolantes eléctricos
A tabela seguinte mostra exemplos de concentrações de efluentes gasosos de um forno intermitente durante a cozedura de isoladores eléctricos. O forno (ver também a Secção 2.3.8) não está equipado com um sistema de tratamento de efluentes gasosos
[1, BMLFUW, 2003].
Componente das emissões
CO
NOx na forma de NO2
Compostos gasosos inorgânicos de flúor expressos como HF
Compostos gasosos inorgânicos de cloro expressos como HCl
SOx na forma de SO2
Matéria orgânica
Concentração (mg/m3)
Caudal mássico (g/h)
91
39
11,3
2,5
2,8
6,3
658
282
82
18
20
45
1) ref. a 18 % em vol. de O2, nenhuma medição de partículas/poeiras
Tabela 3.48 : Concentrações de efluente gasoso de um forno intermitente durante o processo de cozedura de isoladores eléctricos
Não estão disponíveis dados relativos a emissões atmosféricas resultantes dos processos de cozedura de outros produtos de
cerâmica técnica, mas se a pasta cerâmica técnica contiver aditivos orgânicos, também podem surgir COV durante o processo
de cozedura [17, Burkart, 2004].
As emissões atmosféricas ocorrem não só durante o processo de cozedura, mas também durante outras fases do processo de
produção [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [24, VKI-Germany, 2004]:
— durante o armazenamento e transporte interno de matérias-primas, as emissões resultam do armazenamento, pesagem,
transporte e das unidades de manuseamento;
— emissões de poeiras surgem de processos de preparação a seco de matérias-primas;
— emissões de poeiras surgem do processo de conformação de pó seco (prensagem);
— emissões de poeiras podem surgir de processos de rectificação a seco (“green/white/hard machining”);
— podem surgir emissões de poeiras resultantes dos processos de vidragem e engobagem, dependendo da técnica de vidragem ou engobagem aplicada;
— em certas circunstâncias, as emissões gasosas podem surgir dos processos de secagem. Se for empregue demasiado
calor do forno no processo de secagem de produtos em verde, o qual inclui efluentes gasosos da zona de cozedura e se não
houver sistemas de aquecimento fechados, podem surgir emissões de fluoretos;
— são possíveis emissões gasosas, especialmente COV, de processos de aquecimento e pré-cozedura.
Emissões para o meio aquático
Na produção de cerâmica técnica, a água residual de processo surge durante o processo de lavagem das unidades de preparação
das matérias-primas e de triagem, do processo de vidragem ou da rectificação húmida. Esta água residual de processo contém os
mesmos componentes que as matérias-primas [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [24, VKI-Germany, 2004].
119
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
120
A tabela seguinte mostra concentrações de poluentes na água residual de processo de um fabricante de isoladores eléctricos (ver
também Secção 2.3.8) após floculação, decantação com uma placa deflectora e filtração com um filtro-prensa de câmara (cinco
amostras compostas diárias) [1, BMLFUW, 2003).
Componente das emissões
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Matéria filtrável
Alumínio
Ferro-II
Ferro-III
Ferro total
Fluoreto
CQO
COT
pH
Concentração (mg/l)
< 0,01
< 0,01
< 0,01
< 0,05
8,12
22
< 0,1
2,64
0,33
19
1,60
6,24
36
< 0,1
1,15
5,87
53
< 0,1
0,056
6,65
15
0,90
0,1481
7,37
Tabela 3.49 : Concentrações em águas residuais de processo tratadas provenientes de uma fábrica de isoladores eléctricos
A tabela seguinte mostra concentrações de poluentes na água residual de processo de um fabricante de isoladores eléctricos
após floculação sem filtração (amostra qualificada) [23, TWG Ceramics, 2005).
Parâmetro
pH
Matéria em suspensão
CQO
COT
AOX
Crómio (total)
Chumbo
Cádmio
Cobre
Níquel
Zinco
Alumínio
Cobalto
Unidade
Valor
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
7,2
<3
53
15
0,02
< 0,01
< 0,05
< 0,005
< 0,01
< 0,1
0,3
0,23
0,016
Tabela 3.50 : Concentrações em águas residuais de processo provenientes de uma fábrica de isoladores eléctricos após floculação
A tabela seguinte mostra concentrações de poluentes na água residual de processo tratada de um fabricante de produtos de
piezocerâmica após filtração final em tratamento de intermitente (amostra qualificada) [23, TWG Ceramics, 2005].
Parâmetro
pH
Matéria em suspensão
CQO
COT
AOX
Chumbo
Cádmio
Cobre
Níquel
Zinco
Antimónio
Unidade
Valor
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
mg/l
8,0
<3
597
200
< 0,1
< 0,1
< 0,01
< 0,01
< 0,1
0,04
< 0,02
Tabela 3.51 : Concentrações em águas residuais de processo tratadas provenientes de uma fábrica de produtos piezocerâmicos
Não existem dados relativos a emissões para o meio aquático provenientes da produção de outras cerâmicas técnicas.
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas de produtos durante várias fases do processo de produção (em particular na conformação, secagem,
cozedura e rectificação);
— podem surgir lamas da preparação de matérias-primas (lavagem de unidades), da lavagem das unidades de conformação
por enchimento, da vidragem e engobagem e também da moagem por via húmida;
— podem surgir moldes de gesso usados e partidos da aplicação de processos de enchimento por barbotina;
— podem surgir emulsões da rectificação a partir do tratamento da superfície mecânica;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal resultam dos processos de embalagem;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases).
Partes das perdas de processo acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica se cumprirem com
as especificações de produção ou os requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são
transportados para reutilização em outras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de
deposição de resíduos [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [24, VKI-Germany, 2004].
3.3.8.2 Dados relativos a consumo
Consumo de energia
A tabela seguinte mostra exemplos de dados relativos a consumos de energia térmica e eléctrica de duas fábricas produtoras de
electroporcelana [1, BMLFUW, 2003].
Parâmetro
Consumo de energia eléctrica
Consumo de energia térmica
Unidade
Fábrica 1
Fábrica 2
MJ/kg de produto
MJ/kg de produto
25
0,94
15,30
Tabela 3.52 : Dados de consumo de energia de duas fábricas de electroporcelana
O consumo específico de energia térmica de um forno intermitente com uma capacidade de 70 m3 e uma capacidade de produção de 10 – 25 toneladas de isoladores eléctricos por ciclo de cozedura atinge os 12.000 a 20.000 kJ/kg [1, BMLFUW, 2003].
Não estão disponíveis dados relativos a consumo de energia dos processos de produção de outras cerâmicas técnicas.
Consumos de água e matérias-primas
A tabela seguinte mostra gamas de dados de composições de matérias-primas para a produção de electroporcelana (porcelana
de alumina). A variação da humidade atinge os 30 a 50% [23, TWG Ceramics, 2005].
Matéria-prima
Caulino
Argila
Feldspato
Quartzo
Alumina
Quantidade (%)
30 – 40
6 – 15
10 – 20
0 – 30
0 – 40
Tabela 3.53 : Composição das matérias-primas utilizadas no fabrico de electroporcelana
Não estão disponíveis dados relativos a consumo de água e matérias-primas para os processos de produção de outras cerâmicas
técnicas.
3.3.9 Ligantes abrasivos inorgânicos
3.3.9.1 Dados relativos a emissões
As emissões atmosféricas e para o meio aquático, perdas/resíduos de processo e também as emissões de ruído surgem na
produção de ligantes abrasivos inorgânicos. Nesta secção são apresentadas gamas de emissões atmosféricas poluentes na
fase de cozedura e também emissões atmosféricas resultantes de outras fases. São descritas emissões para o meio aquático e
perdas de processo.
121
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Emissões atmosféricas
A tabela seguinte mostra exemplos de valores de efluentes gasosos de três fábricas onde se produzem ligantes abrasivos inorgânicos (ver também a Secção 2.3.9) [14, UBA, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Parâmetro das emissões
Unidade
Fábrica 11)
Fábrica 22)
Fábrica 33)
CO2
Partículas
COT
T/ano
mg/m3
mg/m3
372
12
< 43
143
< 15
39
216
< 15
< 40
1)
Esta fábrica é um exemplo típico utilizado para o fabrico de abrasivos com ligante inorgânico (desde a preparação das matérias-primas à embalagem dos abrasivos). Os abrasivos são cozidos num forno a
gás com uma capacidade de 10,4 m3 e uma densidade média de carga enfornada de 360 kg/m3. São utilizados os seguintes componentes de instalação : filtro de mangas para separação de partículas (em
unidades de mistura e moagem e processos de acabamento), pós-combustão térmica do efluente gasoso proveniente do forno e das unidades de acabamento comuns.
2)
Nesta fábrica, são fabricadas pequenas ferramentas de esmerilagem. A fábrica funciona num único turno e os abrsaivos são cozinhados em fornos intermitentes a electricidade. A fábrica possui três fornos
intermitentes idênticos com um volume que pode atingir os 5,28 m3 cada (4,4 m3 de volume útil). A densidade da carga enfornada varia entre 700 e 1400 kg/m3 (os auxiliares de cozedura ocupam cerca de
33 a 50%). São utilizados os seguintes componentes de instalação: filtro de mangas para separação de partículas (em unidades de mistura e moagem e processos de acabamento), pós-combustão térmica
do efluente gasoso proveniente dos fornos, tanques de sedimentação para águas residuais de processo provenientes da limpeza de agregados e unidades de acabamento comuns.
3)
Esta fábrica é um exemplo de uma pequena unidade produtora de abrasivos com ligante inorgânico (as mós apresentam um diâmetro de 100 a 1000 mm). Os abrasivos são cozidos num forno intermitente
a gás com uma capacidade de 5 m3 e uma densidade de carga enfornada do aglomerado vitrificado entre 70 e os 140 kg/m3 (ver Secção 2.3.9.5). São utilizados os seguintes componentes de instalação:
filtros de mangas para separação de partículas nas unidades de mistura e moagem e nos processos de acabamento.
Tabela 3.54 : Exemplos de valores de efluente gasoso em três fábricas onde são produzidos abrasivos com ligante inorgânico
As emissões atmosféricas ocorrem não só durante os processos de cozedura, mas também durante outras fases do processo de
fabrico [14, UBA, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]:
— podem surgir emissões de poeiras da preparação das matérias-primas e dos processos de mistura e prensagem;
— podem surgir emissões de poeiras de processos de moagem a seco.
Emissões para o meio aquático
O fabrico de ligantes abrasivos inorgânicos apenas resulta em pequenas quantidades de água residual de processo. Em alguns
casos, é até possível que o fabrico decorra sem águas residuais (limpeza das unidades da instalação através do aquecimento e
acção abrasiva dos contaminantes). Nos casos em que ocorre água residual de processo, esta resulta predominantemente da
lavagem de unidades das instalações [14, UBA, 2004].
Perdas/resíduos de processo
— podem surgir perdas (quebras) de produtos durante várias fases do processo produtivo (em particular na conformação,
secagem, cozedura e tratamento subsequente);
— podem surgir lamas, em particular, da lavagem de unidades;
— podem surgir emulsões da rectificação a partir da conformação e do tratamento da superfície mecânica;
— resíduos tais como plásticos, restos de papel e metal resultam dos processos de embalagem;
— há acumulação de poeiras, lamas e agentes usados de sorção nas unidades de tratamento de efluentes gasosos (off-gases).
Partes das perdas de processo acima mencionadas podem ser recicladas e reutilizadas dentro da fábrica devido às especificações de produção ou aos requisitos processuais. Os materiais que não possam ser reciclados internamente são transportados
para reutilização noutras indústrias ou são fornecidos a instalações externas de reciclagem de resíduos ou de deposição de
resíduos [14, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
3.3.9.2 Dados relativos a consumo
Consumo de energia
Na tabela seguinte são apresentados dados dos consumos totais de energia de três fabricantes de ligantes abrasivos inorgânicos
mencionados na Tabela 3.54 [14, UBA, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Parâmetro
Unidade
Fábrica 1
Fábrica 2
Fábrica 3
Consumo de energia eléctrica
Consumo de gás natural
KWh/ano
KWh/ano
150000
1850000
1540000
946000
175000
1000000
Tabela 3.55 : Síntese do consumo global de energia de três fábricas de abrasivos com ligante inorgânico
Consumo de água e matérias-primas
Na tabela seguinte são apresentados dados dos consumos de água e matérias-primas de três fabricantes de ligantes abrasivos
inorgânicos mencionados na Tabela 3.54 [14, UBA, 2004], [30, TWG Ceramics, 2005].
Entrada (input)
Saída (output)
Fábrica 1 (t/ano)
Fábrica 2 (t/ano)
Fábrica 3 (t/ano)
Produto
Poeiras abrasivas
Objectos danificados2)
216
35,2
15,2
253,6
32
7
440
110
41,8
17,6
550
55
7
153
17
7
170
26
4
Grãos abrasivos
Agentes ligantes
Aditivos1)
Veios e mangas de aço
1)
Tabela 3.56 : Dados de consumo de matérias-primas de três fábricas de abrasivos com ligante inorgânico
Decompõem-se parcialmente durante o processo de cozedura
2)
Incluem auxiliares de cozedura danificados
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4. Técnicas a ter em consideração
na determinação das MTD no Fabrico
de Produtos Cerâmicos
4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.1.4
4.1.5
4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3
4.2.3.1
4.2.3.2
4.2.3.3
4.2.3.4
4.2.3.5
4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.3.1
4.3.3.2
4.3.3.3
4.3.3.4
4.3.4
4.3.4.1
4.3.4.2
4.3.4.3
4.3.4.4
4.3.4.5
4.3.4.6
4.3.5
4.3.5.1
4.3.5.2
4.3.6
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.4.5
4.4.5.1
4.4.5.2
Redução do consumo de energia (eficiência energética) Melhorar a concepção dos fornos e secadores
Recuperação do calor em excesso dos fornos
Instalações de co-geração/produção combinada
de calor e electricidade
Substituição de fuelóleo pesado e de combustíveis sólidos
por combustíveis com baixos níveis de emissões
Alteração dos corpos cerâmicos
Emissões de poeiras (partículas)
Medidas aplicáveis às operações que produzem poeiras
Medidas aplicáveis às zonas de armazenagem a granel
Sistemas de separação/filtração
Separadores centrífugos
Filtros de mangas
Filtros laminares sinterizados
Separadores por via húmida de partículas
Precipitadores electrostáticos (PE)
Compostos gasosos
Redução da entrada dos precursores dos poluentes
Utilização de aditivos ricos em cálcio
Optimização dos processos
Técnicas de optimização das curvas de cozedura
Redução dos níveis de vapor de água dos gases dos fornos
Combustão interna dos gases de carbonização
Queimadores de baixas emissões de NOx
Instalações de depuração - sorção
(adsorventes, absorventes)
Colunas de adsorção em cascata
Sistemas de adsorção modular
Tratamento por via seca de efluentes gasosos com um filtro
(filtro de mangas ou precipitador electrostático)
Tratamento a húmido dos efluentes gasosos
Filtros de carvão activado
Depuradores biológicos
Pós-combustão
Pós-combustão térmica
Pós-combustão catalítica
Exemplos de parâmetros de funcionamento,
de eficácia, consumos e custos para diversas técnicas
de lavagem dos efluentes gasosos
Águas residuais de processo
Utilização de água como matéria-prima
Utilização de água como veículo de permutação de calor
Utilização de água como agente de tratamento
Utilização de água como agente de limpeza
Objectivos e soluções para a redução das águas residuais
de processo (emissões e consumo)
Optimização dos processos
Sistemas de tratamento das águas residuais de processo
127
127
128
129
130
131
132
132
133
134
134
134
136
137
138
139
139
140
142
142
143
143
144
145
145
147
148
150
152
152
152
152
154
155
158
158
158
158
158
158
158
159
4.5 Perdas de processo/resíduos
4.5.1 Lamas resultantes do fabrico
de produtos cerâmicos
4.5.1.1 Sistemas de reciclagem de lamas
4.5.1.2 Reutilização de lamas noutros produtos
4.5.2 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
4.5.2.1 Considerações gerais relativas à reutilização
das perdas de processo sólidas
como matérias-primas
4.5.2.2 Considerações gerais sobre moldes de gesso,
auxiliares de cozedura e peças partidas – evitar/
substituir/reduzir
4.6 Considerações gerais relativas ao ruído
4.7 Instrumentos de gestão ambiental
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163
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Este capítulo apresenta as técnicas geralmente consideradas como tendo potencial para atingir um elevado nível de protecção
ambiental nas indústrias que fazem parte do âmbito deste documento. Estão incluídos sistemas de gestão, técnicas integradas
nos processos e medidas de fim de linha, mas existe uma certa sobreposição entre estas três tipologias quando se procuram os
melhores resultados.
Os procedimentos de prevenção,de controlo,de minimização e reciclagem também são considerados, assim como a reutilização
dos materiais e resíduos e a energia.
As técnicas tanto podem ser apresentadas individualmente como combinadas para alcançar os objectivos da directiva IPPC. O
Anexo IV da Directiva enumera uma série de considerações gerais a serem tidas em conta ao determinar as MTD, e as técnicas
referidas neste capítulo irão tratar de uma ou várias dessas considerações. Na medida do possível utiliza-se uma estrutura padrão
para descrever cada técnica, de modo a permitir a comparação das técnicas e uma avaliação objectiva face à definição de MTD
apresentada na Directiva.
O conteúdo deste capítulo não é uma lista exaustiva de técnicas e podem existir ou ser desenvolvidas outras que também poderão ser válidas no quadro das MTD.
Geralmente utiliza-se uma estrutura padrão para descrever cada técnica, tal como se mostra na Tabela 4.1.
Tipo de informação considerada
Tipo de informação incluída
Descrição
Benefícios ambientais obtidos
Descrição técnica da técnica
Principal(is) impacte(s) ambientais que são visados pela técnica (processo ou redução), incluindo os valores
das emissões e o desempenho em termos de eficiência. Benefícios ambientais da técnica comparativamente
com outras
Quaisquer efeitos secundários e desvantagens causados pela implementação da técnica. Pormenores dos
problemas ambientais da técnica comparativamente com outras
Dados do desempenho relativamente a emissões/resíduos e consumos (matérias-primas, água e energia)
Quaisquer outras informações sobre a forma de operar, manter e controlar a técnica, incluindo questões de
segurança, restrições de aplicação ao funcionamento da técnica, qualidade dos produtos acabados, etc.
Consideração dos factores envolvidos na aplicação e adaptação da técnica (p. ex., disponibilidade de espaço,
especificidade em relação ao processo)
Informações sobre os custos (investimento e funcionamento) e quaisquer possíveis poupanças
(p. ex., redução do consumo de matérias-primas, taxas sobre resíduos) também relacionadas
com a capacidade da técnica.
Razões para a implementação da técnica (p. ex., outra legislação, melhorias na qualidade da produção)
Referência a fábricas que utilizam a técnica
Literatura para obtenção de informações mais detalhadas sobre a técnica
Efeitos cruzados
Parâmetros de funcionamento
Aplicabilidade
Aspectos económicos
Motivações para a implementação
Exemplos de fábricas
Literatura de referência
Tabela 4.1: Informação discriminada para cada técnica descrita neste capítulo
Uma vez que pode haver um certo grau de sobreposição entre os elementos acima referidos, a estrutura manteve-se flexível,
reflectindo os casos individuais específicos.
Os custos das técnicas de redução têm de ser avaliados em função da dimensão das instalações, da eficácia das técnicas e
das circunstâncias da aplicação individual. Neste contexto, a Tabela 4.7 mostra exemplos de custos de investimento, custos de
manutenção, custos com os agentes de depuração (ex. absorventes, adsorventes, etc) e custos de funcionamento (operação)
para a redução de partículas, compostos gasosos orgânicos e compostos inorgânicos com a utilização de diversas técnicas de
redução [32, TWG Ceramics, 2006].
Quanto às condições padrão para a medição do caudal e das concentrações, vejam-se as seguintes definições, também referidas
no Glossário:
m3/h
Caudal: salvo indicação em contrário no presente documento, o caudal corresponde a 18% em volume de oxigénio
e nas condições normais.
mg/m3
Concentração: salvo indicação em contrário no presente documento, as concentrações de substâncias ou misturas
gasosas correspondem às das emissões gasosas secas a 18% em volume de oxigénio e em condições padrão, e
As concentrações em benzeno correspondem a 15% em volume de oxigénio e em condições normais.
condições normais (PTN)
Referidas a uma temperatura de 273 K e uma pressão de 1013 hPa.
4.1 Redução do consumo de energia (eficiência energética)
Neste contexto, também pode ser encontrada informação útil no documento de referência sobre as Técnicas de Eficiência Energética (ENE) que está actualmente a ser preparado.
4.1.1 Melhorar a concepção dos fornos e secadores
Descrição e benefícios ambientais obtidos
São aqui apresentadas várias medidas distintas que podem ser aplicadas aos secadores e fornos individualmente ou em combinação:
— controlo automático dos circuitos de secagem
— controlo automático da humidade e da temperatura no interior do secador
— instalação de ventiladores de impulsão distribuídas em zonas dos secadores com contributos térmicos independentes
(ajustáveis por zonas) para obter a temperatura necessária
— uma melhor selagem dos fornos, p. ex., a cobertura metálica e a utilização de areia ou água como vedantes em fornos de
túnel e em fornos intermitentes, resulta numa redução das perdas de calor
— um melhor isolamento térmico dos fornos, p. ex., através da utilização de revestimentos isolantes refractários ou de fibras
cerâmicas (lã mineral), resulta numa redução das perdas de calor
— melhores revestimentos refractários dos fornos e dos vagões de forno reduzem o período de arrefecimento e, em resultado
disso, as perdas de calor associadas («perdas à saída»)
— a utilização de queimadores de alta velocidade melhora a eficiência da combustão e da transferência de calor
— a substituição de fornos antigos por fornos de túnel novos, maiores em tamanho e largura, ou com a mesma capacidade
ou – se o processo de fabrico o permitir – fornos de cozedura rápida (por exemplo, fornos de rolos), pode resultar na redução
de consumos específicos de energia
— o controlo interactivo informatizado dos regimes de cozedura dos fornos resulta numa redução do consumo de energia e
também numa diminuição das emissões dos poluentes atmosféricos
— uma menor utilização de auxiliares de cozedura e/ou a utilização de auxiliares de cozedura feitos de SiC/superligas provoca
um menor consumo de energia para aquecer o sistema de cozedura. Também podem ser aplicados auxiliares de cozedura
efectuados com SiC aos fornos de rolos com tecnologia de cozedura rápida
— a optimização (minimização) da passagem entre o secador e o forno, juntamente com a utilização da zona de pré-aquecimento do forno para terminar o processo de secagem – se o processo de fabrico o permitir –, evita o arrefecimento desnecessário do material seco antes do processo de cozedura
— a redução da quantidade de ar circulante no caso do forno rotativo de fabrico de agregados de argila expandida pode reduzir
o consumo de energia.
A maior parte das medidas acima mencionadas também pode ser aplicada aos secadores – por exemplo, no que respeita à sua
concepção (melhor isolamento térmico, isolamento das portas ou das fechaduras, etc.) –, aos auxiliares de cozedura e ao processo de controlo, especialmente porque os secadores e os fornos estão muitas vezes ligados através de um sistema de recuperação
de calor (ver Secção 4.1.2).
Efeitos cruzados
Nada a referir.
Parâmetros de funcionamento (operacionais)
Estes dados dependem do objectivo ou medida pretendida para o caso particular, por exemplo, as necessidades energéticas específicas dos diferentes produtos cozidos em diferentes tipos de fornos (convencionais, de cozedura rápida, com/sem isolamento
optimizado) são comparadas na Tabela 2.1.4 (fabrico de azulejos e ladrilhos) e na Tabela 3.45 (fabrico de louças sanitárias).
Aplicabilidade
Em princípio, a maioria das medidas acima referidas pode ser aplicada a todos os subsectores da indústria cerâmica, mas a
tecnologia de rolos, por exemplo, é aplicada principalmente no fabrico de azulejos e ladrilhos. No entanto, as telhas, as manilhas
de grés e as louças sanitárias também podem ser cozidas em fornos de rolos (ver Secção 2.2.7.4.3).
As medidas que dizem respeito em particular aos fornos intermitentes, de túnel e de rolos (p. ex., relativamente aos vagões e aos
auxiliares de cozedura) não podem ser aplicadas aos fornos rotativos, nos quais são produzidos os agregados de argila expandida
(ver Secção 2.3.4). Também ao nível dos subsectores, a aplicabilidade das diferentes tecnologias de fornos depende dos produtos
fabricados, por exemplo, alguns tipos de azulejos e de ladrilhos requerem fornos de túnel para a cozedura, de modo a obter as
propriedades pretendidas.
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Aspectos económicos
A modernização dos fornos e/ou dos secadores utilizados, ou até mesmo a sua substituição – quando aplicável – por novas
alternativas com menor consumo de energia como os túneis de rolos, pode resultar numa poupança de energia considerável para
as empresas. É necessário um investimento de capital significativo se a substituição do equipamento for efectuada antes do fim
da sua vida útil.
Motivações para a implementação
— economizar dinheiro graças a um menor consumo de energia
— redução das emissões de CO2.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
4.1.2 Recuperação do calor em excesso dos fornos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Actualmente, muitos dos secadores utilizam ar quente recuperado das zonas de arrefecimento dos fornos de túnel, a que normalmente se junta ar quente proveniente de queimadores a gás, daí que a organização dos fluxos (lay-out) fabris seja muito importante. Em particular, o excesso de calor de baixa temperatura só pode ser gerido eficazmente se o comprimento das tubagens – isto
é, a distância entre o local da geração do excesso de calor e o da sua utilização – for relativamente pequeno. De qualquer modo,
é necessário proceder ao adequado isolamento térmico das tubagens. Têm sido conseguidas poupanças energéticas bastante
significativas por esta via.
Alguns processos também empregam permutadores de calor para recuperar o calor dos efluentes gasosos dos fornos de modo a
pré-aquecer o ar da combustão, mas esta aplicação é limitada por causa dos eventuais problemas de corrosão provocados pela
acidez dos gases de combustão e porque com frequência as temperaturas dos efluentes gasosos são muito baixas.
O calor em excesso proveniente da zona da pós-combustão também pode ser utilizado tanto no forno como no queimador. Uma
fábrica alemã usa fluido térmico para transferir o calor em excesso da pós-combustão para o secador, em combinação com ar
quente da zona de arrefecimento do forno. O princípio de funcionamento deste sistema combinado de recuperação de calor é
apresentado na figura seguinte [4, UBA, 2001].
Além da utilização do calor em excesso (4) na caldeira de recuperação de calor (5) e para o aquecimento do pré-forno (1), o calor
resultante do arrefecimento dos efluentes gasosos tratados é recuperado para um permutador de calor dos efluentes gasosos
(7) e conduzido para outros permutadores de calor (8) através de óleo térmico, de modo a aquecer o ar ambiente fresco (9) para
o processo de secagem. O ar fresco aquecido é misturado com ar quente da zona de arrefecimento (4) do forno (2) e introduzido
num secador que funciona em contínuo.
1
7
6
2
3
8
9
8
10
4
11
1. Pré-aquecedor
2. Forno de túnel
3. Ar de arrefecimento sob o vagão
4. Ar quente proveniente da zona de arrefecimento
5. Caldeira
6. Termreactor
7. Permutador de calor dos Efluentes gasosos
8. Permutador de calor
9. Ar fresco
10. Ar quente
11. Secador de caixas
5
Figura 4.1 : Esquema de um exemplo de sistema misto de recuperação de calor
Efeitos cruzados
É possível que ocorra um ligeiro acréscimo no consumo de energia eléctrica, especialmente se forem utilizados circuitos de troca
de calor.
Parâmetros de funcionamento (operacionais)
No caso do sistema combinado de recuperação acima mostrado, a necessidade energética específica de gás natural para a secagem e a cozedura é de apenas entre 840 e 1050 kJ/kg de material cozido (tijolos) [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
Aplicabilidade
A recuperação do calor em excesso dos fornos, em especial em forma de ar quente das zonas de arrefecimento, em princípio
pode ser aplicada aos secadores em todos os subsectores da indústria cerâmica. É necessário referir que a recuperação do
calor em excesso dos fornos só é susceptível de aplicação se o calor em excesso for necessário ao mesmo tempo num outro
processo.
O exemplo específico acima mencionado (na Alemanha, são muito poucas as fábricas que utilizam esta técnica) não pode ser generalizado, em especial em relação à utilização do calor em excesso do pós-queimador, uma vez que é frequente que os efluentes
gasosos do pós-queimador sejam demasiado frios para conseguir uma recuperação eficiente de energia.
Aspectos económicos
— redução do consumo de energia
— devem ser tidos em conta os custos adicionais com o isolamento das condutas.
Motivações para a implementação
— poupança de dinheiro graças a um menor consumo de energia
— redução das emissões de CO2.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
JUWOE POROTON-Werke Ernst Jungk & Sohn GmbH, Alemanha, fabrico de tijolos [4, UBA, 2001], [1, BMLFUW, 2003], [2, VITO,
2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
4.1.3 Instalações de co-geração/produção combinada de calor e electricidade
Descrição, benefícios ambientais obtidos e parâmetros de funcionamento
A utilização de instalações de co-geração para a produção de vapor e electricidade ou de instalações para a produção combinada
de calor e electricidade, em princípio, é útil na indústria cerâmica devido à necessidade simultânea de calor e de electricidade. A
característica essencial de uma instalação de co-geração é o motor. Tanto os motores a gás Otto como os motores a diesel e as
turbinas a gás com utilização do calor em excesso são adequados para este fim.
A Figura 4.2 mostra um exemplo da utilização do calor em excesso de uma instalação de ciclo combinado que origina uma combinação de calor e electricidade para a produção de ar quente [4, UBA, 2001]. O ar quente é usado na secagem dos tijolos. Para
além do calor em excesso proveniente do forno, é necessária uma proporção de ar ambiente (“ar fresco”) para o secador. Geralmente, este ar é retirado do edifício do secador de modo a usar os componentes do calor de alta radiação do forno e do secador.
Este ar ambiente é misturado com o calor em excesso do forno em frente da ventoinha de alimentação do secador. Instala-se um
aquecedor de ar na conduta de sucção do ar fresco de modo a manter o pré-aquecimento do ar quente. Este permutador de calor
é aquecido pela água de arrefecimento dos motores. Os efluentes gasosos têm uma temperatura entre 450 e 550 ºC, dependendo
do tipo de motor, e são conduzidos para a câmara de mistura e usados directamente no secador. As eventuais faltas de calor são
cobertas por um queimador suplementar a gás. Se não é necessário calor no secador, os efluentes gasosos não arrefecidos dos
motores são extraídos directamente através de uma chaminé.
Secador
Catalisador Isolante
sonoro
Motor a gás de co-produção
Circuito de refrigeração
de segurança
Figura 4.2 : Esquema da produção de ar quente através de um motor a gás de co-produção
Cozedura
complementar
Efluentes
gasosos
do motor a gás
aprox. 450 °C
aprox. 90 °C
aprox. 80 °C
Ar fresco
aprox. 40 °C
Fornos
Efluentes
gasosos do
forno
aprox. 300 °C
Câmara
de mistura
129
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Nalguns casos, os efluentes gasosos antes de serem introduzidos na câmara de mistura também podem passar por uma caldeira
para produzir vapor, que é utilizado na fase de extrusão.
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Efeitos cruzados
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Os motores podem provocar um acréscimo de emissões atmosféricas no local e o ruído também aumenta.
Aplicabilidade
O calor produzido pelas instalações de produção combinada de calor e de electricidade pode ser usado no processo de secagem
por atomização, em especial no fabrico de azulejos e ladrilhos e de cerâmica doméstica. Este calor também pode ser usado nos
secadores no caso de ser necessário calor suplementar, por exemplo, no fabrico de tijolos, conforme se mostrou na Figura 4.2.
Aspectos económicos
A aplicação económica está fortemente dependente das condições existentes e do sector cerâmico em causa. Por razões económicas, a co-geração tem uma utilização limitada na Europa, p. ex., para o fabrico de tijolos e de telhas. Ainda assim, esta técnica
deve ser tida em consideração, sobretudo no processo de concepção de uma nova fábrica.
Uma alternativa mais barata à utilização do calor em excesso acima descrita é a introdução directa do calor no secador (ver
Secção 4.1.2).
Motivações para a implementação
Implementação de tecnologia eficiente para a produção de energia.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005
4.1.4 Substituição de fuelóleo pesado e de combustíveis sólidos por combustíveis com baixos níveis de emissões
Descrição e benefícios ambientais obtidos
A substituição do fuelóleo pesado (FOP) ou dos combustíveis sólidos por combustíveis gasosos (gás natural, gás de petróleo
liquefeito (GPL) e também gás natural liquefeito (GNL)) no processo de cozedura resulta numa melhoria na eficiência da cozedura
e na eliminação quase total da fuligem em muitos processos. Normalmente, os combustíveis sólidos produzem cinzas finas,
daí que a redução nas emissões de partículas resultante da utilização de combustíveis gasosos pode, nalguns casos, evitar a
necessidade de processos de remoção de poeiras, que são caros e consomem energia. Os queimadores a gás adequam-se bem
ao uso de sofisticados sistemas de controlo automático, o que leva a poupanças de combustível e à redução do desperdício do
material cozido, daí resultando uma redução no consumo específico de energia. A utilização de fuelóleo UL em vez de FOP ou de
combustíveis sólidos também pode reduzir as emissões de fuligem nos processos de cozedura.
A utilização de gás natural, GPL, GNL ou de fuelóleo UL em vez de FOP ou de combustíveis sólidos resulta numa redução das
emissões de SO2 associadas ao consumo de energia graças a um menor teor de enxofre (ver Tabela 3.3). Além disso, a proporção
hidrogénio/carbono do gás natural, do GPL e do GNL é superior à dos fuelóleos e dos combustíveis sólidos, daí que produzam uma
menor quantidade de dióxido de carbono (aproximadamente menos 25% de CO2 no caso do gás natural) para uma quantidade
equivalente de calor produzido.
Os combustíveis alternativos/secundários de origem orgânica (p. ex., farinha de carne e ossos ou os biocombustíveis) e de
origem não orgânica (p. ex., óleos usados e solventes), como, por exemplo, os que são utilizados no fabrico de agregados de
argila expandida (ver Secção 2.3.4.2.2), reduzem a quantidade dos combustíveis fósseis primários consumidos e as respectivas
emissões de CO2.
Por outro lado, o uso de combustíveis com baixos níveis de emissões pode envolver outras tecnologias de utilização eficiente de
energia – por exemplo, a co-geração com turbinas a gás – no processo de fabrico. Também podem ser obtidas poupanças de
energia (eléctrica) devido ao facto de alguns combustíveis líquidos (em particular FOP) terem de ser aquecidos para poderem ser
bombeados.
Efeitos cruzados
Há que ter em conta questões de segurança suplementares – especialmente o risco de explosão –, em particular em relação ao
GPL e ao GNL.
Parâmetros de funcionamento
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular.
Aplicabilidade
Em princípio, a substituição dos combustíveis pode aplicar-se em todos os subsectores da indústria cerâmica, mas tem que
se assinalar que a natureza do combustível também pode afectar as características estéticas do produto final. É por isso que
determinados efeitos com bastante procura no mercado só podem ser obtidos através da (co-)incineração de carvão ou de pó de
carvão nos fornos. Por exemplo, há certos tipos de tijolo face-à-vista com cores especiais que não podem ser produzidos apenas
com recurso à combustão de gás natural, tendo que se injectar poeira de carvão na ignição do forno (os fornos Hoffmann são
usados com esse objectivo). Daí que, dependendo do tipo de produto produzido, a substituição do combustível nem sempre seja
possível.
Nos processos de fabrico dos agregados de argila expandida, a maioria das poeiras pontuais são recicladas, o que reduz o impacto da substituição de combustível relativamente à produção de cinzas
Aspectos económicos
A mudança de FOP ou de combustíveis sólidos para combustíveis com baixos níveis de emissões envolve consideráveis custos
de investimento, especialmente se não está disponível o abastecimento de gás natural. Neste contexto, não são apenas os
custos do combustível, mas também os custos adicionais com o transporte de GPL, GNL e fuelóleo UL que têm de ser tidos em
conta.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— menor oscilação na qualidade dos produtos
— redução das emissões de CO2.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics,2005], [26, UBA, 2005], [30, TWG Ceramics,
2005], [32, TWG Ceramics, 2006]
4.1.5 Alteração dos corpos cerâmicos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Uma concepção mais sofisticada da composição dos corpos cerâmicos pode reduzir os tempos necessários para a secagem e a
cozedura e, dessa forma, estimular a utilização de fornos de cozedura rápida com menor capacidade, tal como os fornos de rolos
e os de placas móveis. Por conseguinte, as alterações à composição dos corpos podem ajudar na secagem e na cozedura, p. ex.,
no sector de produção de azulejos e ladrilhos e no das tubos de grés, daí podendo resultar uma redução no consumo de energia
nestas áreas. Está a ser investigada uma abordagem idêntica para os produtos cerâmicos de paredes espessas.
Os aditivos formadores de poros são usados principalmente para reduzir a condutividade térmica dos blocos de argila através
da criação de microporos. Daí resulta a redução da massa térmica dos blocos de argila e, como segunda vantagem do uso de
aditivos formadores de poros, uma menor quantidade de energia necessária para a cozedura. Redesenhar os produtos cerâmicos
também pode reduzir a massa – p. ex., ladrilhos mais finos, tijolos multiperfurados, blocos ou condutas com paredes mais finas.
Quando são tecnicamente possíveis, estas alterações podem reduzir o consumo de energia e as emissões.
Uma redução na quantidade de água de mistura necessária ajuda a poupar energia na secagem. A quantidade de água de mistura
necessária está dependente principalmente da composição dos minerais argilosos e também da granulometria. Os aditivos para
reduzir a água consistem em produtos húmidos com agentes sequestrantes ou formadores de complexos, que permitem uma
redução da tensão superficial na interface da água de mistura e uma imobilização dos problemáticos catiões livres. Reduz-se a
necessidade de água de mistura no processo de preparação da matéria-prima e obtém-se uma plasticidade igual ou até mesmo
superior. Por outro lado, reduzem-se também as necessidades energéticas do processo de secagem.
O ajustamento automático da água de mistura de acordo com a plasticidade requerida do material e a substituição parcial da água
de mistura por vapor de água resulta numa redução de água (cerca de 3%), de energia térmica (cerca de 90 kWh/t de produto) e
de electricidade (cerca de 1,5 kWh/t de produto).
De qualquer modo, a adição de vapor na parte da extrusão facilita a saída da argila extrudida e pode conseguir-se a quantidade
exacta de humidade necessária para a argila.
Consegue-se obter uma redução significativa da temperatura de cozedura e do tempo de residência através da mistura de auxiliares de sinterização, tais como os alcalino-terrosos e os aditivos bastante alcalinos, e de agentes de formação de vidro. No
entanto, a utilização destes aditivos só é possível nalguns casos especiais e não em todos os produtos cerâmicos. São possíveis
reduções na temperatura final de cozedura que podem ir até 50 K. De modo a evitar perdas de produção e um declínio na qualidade, normalmente antes da sua utilização em larga escala devem ser levados a cabo testes preliminares.
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Efeitos cruzados
A utilização de agentes orgânicos formadores de poros pode resultar num acréscimo na emissão de substâncias orgânicas e de
CO para a atmosfera. A utilização de auxiliares de sinterização aumenta as emissões de CO2 devido ao elevado teor de carbonatos
alcalinos.
Parâmetros de funcionamento
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular.
Aplicabilidade e aspectos económicos
A utilização de auxiliares de sinterização e de combustíveis com aditivos formadores de poros resulta numa poupança de energia,
em especial no fabrico de tijolos. Conforme já se descreveu antes, é possível utilizar combustíveis com matérias-primas secundárias, tais como serradura, poliestireno (esferovite) ou agentes ligantes para papel, no fabrico de blocos de argila. Estes agentes
formadores de poros podem fornecer até 25% do total de energia sob a forma de energia secundária na produção de tijolos de
reforço. A utilização de agentes formadores de poros para o fabrico de tijolo face-à-vista constitui uma excepção por causa dos
seus efeitos sobre as propriedades técnicas dos tijolos (p. ex., cores, densidade).
No entanto, a forma e a composição dos produtos está, em geral, altamente dependente das exigências do mercado e daí que
a alteração dos corpos cerâmicos apenas seja possível até um certo ponto e de forma nenhuma em todos os produtos cerâmicos.
Motivações para a implementação
— maior quantidade produzida
— maior qualidade do produto.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
JUWOE POROTON-Werke Ernst Jungk & Sohn GmbH, Alemanha, fabrico de tijolos [4, UBA, 2001] [1, BMLFUW, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
4.2 Emissões de poeiras (partículas)
Neste subcapítulo procede-se à descrição de técnicas e medidas para evitar as emissões difusas (principalmente nas Secções
4.2.1 e 4.2.2) e pontuais (principalmente na Secção 4.2.3). Neste contexto, também se pode encontrar informação útil no BREF
sobre Emissões de Armazenamento e no BREF sobre a Gestão e o Tratamento de Águas Residuais e de Efluentes Gasosos no
Sector Químico.
4.2.1 Medidas aplicáveis às operações que produzem poeiras
Descrição
São aqui apresentadas várias medidas diferentes que podem ser aplicadas individualmente ou em combinação:
— confinamento das operações que produzem poeiras, tais como moagem, peneiração e mistura.
— utilização de misturadores cobertos e com sistema de aspiração ou de moinhos de mandíbulas.
— filtração do ar deslocado enquanto se carregam os misturadores ou o equipamento de doseamento
— silos de armazenamento com capacidade adequada, indicadores de nível com interruptores e com filtros para lidar com o
ar deslocado saturado de poeiras durante as operações de enchimento
— telas de transporte rolantes cobertas para matérias-primas potencialmente pulverurentas
— preferência por um processo de circulação nos sistemas transportadores pneumáticos
— manuseamento do material em sistemas fechados mantidos sob pressão negativa e eliminação das poeiras do ar da
sucção
— redução das fugas de ar e dos pontos de derrame, demolição da instalação.
Benefícios ambientais obtidos
— redução das emissões de poeiras, sobretudo das difusas
— também é possível reduzir o ruído através do isolamento da maquinaria.
Efeitos cruzados
— os sistemas pneumáticos de transporte com circulação de ar podem causar um acréscimo das emissões de ruído e do
consumo de energia eléctrica
— pode haver resíduos adicionais quando se procede à manutenção.
Parâmetros de funcionamento
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular. De qualquer modo, a manutenção e a reparação regular
assegura que as fugas de efluentes gasosos (off-gases) das condutas, dos silos de armazenamento e das unidades de preparação
ou dos isolamentos avariados são reparados rapidamente.
Aplicabilidade
As medidas podem ser levadas a cabo em todos os subsectores da indústria cerâmica, tanto em instalações novas como antigas,
mas nem todas as medidas mencionadas acima têm de ser aplicadas quando se trata do manuseamento de argilas húmidas.
Aspectos económicos
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular. No caso de instalações fabris antigas, o confinamento das
instalações pode exigir um plano de implementação a médio ou longo prazo.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— exigências sobre higiene e segurança no local de trabalho
— poupança de matérias-primas.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWGCeramics, 2005], [26, UBA, 2005], [30,
TWG Ceramics, 2005]
4.2.2 Medidas aplicáveis às zonas de armazenagem a granel
Descrição
De modo a reduzir emissões, sobretudo de poeiras difusas, em locais de armazenamento a granel a céu aberto de matérias-primas minerais, podem envolver-se estes locais de armazenamento com anteparos, paredes ou com uma vedação formada por
sebes vivas (barreiras artificiais ou naturais para proteger os montes a céu aberto do vento).
Se as emissões de poeiras nos locais de descarga das zonas de armazenamento não puderem ser evitadas, é possível reduzi-las
fazendo corresponder a altura da descarga à altura variável da pilha, se isso for possível automaticamente, ou através da redução
da velocidade de descarga. Por outro lado, os locais podem ser mantidos húmidos – em particular nas zonas secas – utilizando
aspersores (no caso da fonte de poeira ser localizada, pode instalar-se um sistema de aspersão de água) e podem ser limpos com
camiões de limpeza.
Para evitar a formação de poeiras difusas durante as operações de remoção podem usar-se sistemas de aspiração. As instalações
novas podem ser facilmente equipados com sistemas fixos de aspiração, enquanto que nos edifícios existentes normalmente é
mais apropriado equipá-los com sistemas móveis e ligações flexíveis.
Benefícios ambientais obtidos
Redução de emissões sobretudo de poeiras difusas.
Efeitos cruzados
— aumenta o consumo de água ao manter os locais húmidos
— aumenta o consumo de energia devido à utilização de sistemas de aspiração
— pode haver resíduos adicionais quando se procede à manutenção.
Parâmetros de funcionamento
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular.
Aplicabilidade
As medidas podem ser levadas a cabo em todos os subsectores da indústria cerâmica, tanto em instalações novas como antigas,
mas nem todas as medidas mencionadas acima têm de ser aplicadas quando se trata do manuseamento de argilas húmidas.
Além disso, por vezes é necessário misturar matérias-primas secas para obter as propriedades pretendidas e, por conseguinte,
só uma determinada parte é que se pode manter húmida.
Aspectos económicos
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular. Neste contexto, ver também a Tabela 4.7.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— exigências de higiene e segurança no local de trabalho
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
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4.2.3 Sistemas de separação/filtração
Neste subcapítulo descrevem-se algumas técnicas direccionadas exclusivamente para a remoção de poeiras. Por outro lado,
há que referir que a maior parte das técnicas de lavagem dos efluentes gasosos que são descritas na Secção 4.3.4 são não só
apropriadas para a eliminação de SOx, HF e HCl, mas também para a eliminação de poeiras.
4.2.3.1 Separadores centrífugos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Num separador centrífugo, as partículas de poeira a serem eliminadas da corrente de efluentes gasosos (off-gases) são forçadas a
movimentarem-se contra a parede externa da unidade através de acção centrífuga e removidas de seguida através de uma saída
na base da unidade. As forças centrífugas podem ser produzidas ao direccionar o fluxo dos gases num movimento descendente
em espiral através de um recipiente cilíndrico (separadores ciclónicos) ou através de uma turbina rotativa aplicada na unidade
(separadores centrífugos mecânicos).
Efeitos cruzados
— o funcionamento de separadores centrífugos constitui uma fonte significativa de ruído
— o consumo de electricidade pode aumentar no caso de se aplicar uma turbina
— pode haver resíduos adicionais quando se procede à manutenção.
Parâmetros de funcionamento
Os separadores centrífugos têm um desempenho mais eficaz com cargas com elevado teor de poluentes, desde que o aparelho
não fique bloqueado.
Aplicabilidade
A eficácia dos separadores centrífugos em termos de tratamento é, de um modo geral, bastante baixa para que se consiga reduzir
as emissões de poeira de forma a cumprir a legislação relativa à poluição atmosférica na indústria cerâmica. Por conseguinte,
só são adequados como pré-separadores e são utilizados com frequência depois de efectuadas as operações de secagem por
atomização, e moagem.
Aspectos económicos
A recolha e a recuperação de poeiras separadas resultam numa redução do consumo de matérias-primas.
Motivações para a implementação
Poupança de matérias-primas.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.2.3.2 Filtros de mangas
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Num filtro de mangas, os efluentes gasosos (off-gases) passam através de uma manga de modo a que as partículas de poeira se
depositem na superfície do filtro sob a forma de um bolo. As fábricas com filtros de mangas conseguem alcançar elevados valores
de retenção, normalmente entre 98 e 99%, dependendo do tamanho das partículas.
A Figura 4.3, abaixo, apresenta um esquema de um filtro de mangas com regeneração das mangas por impulsão de pressão com
ar comprimido [4, UBA, 2001]. A regeneração é efectuada através de uma impulsão de pressão exercida sobre a parte lavada
dos gases do filtro de mangas.
Reservatório de ar
comprimido
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Tubo
Tubo Venturi
Filtro de mangas durante a limpeza
Filtro de manga
Fio de suporte da caixa
Entrada do gás bruto
Tremonha
Colector de poeiras
Figura 4.3 : Vista esquemática de um filtro de mangas com regeneração por impulsão de pressão
Efeitos conjugados
— o funcionamento dos filtros de mangas, em especial dos que efectuam a regeneração das mangas por pressão vibratória,
pode causar emissões de ruído e pode também aumentar o consumo de electricidade devido à elevada queda de pressão
destes filtros
— pode haver resíduos adicionais quando se procede à manutenção.
Parâmetros de funcionamento e aspectos económicos
Os filtros de mangas encontram-se disponíveis em diferentes tipos de tecidos, alguns dos quais com uma boa resistência a
ácidos ou substâncias alcalinas. Os tecidos sintéticos modernos incluem materiais que toleram temperaturas bastante elevadas,
mas os filtros de mangas não podem funcionar a temperaturas demasiado elevadas. Na Tabela 4.2 abaixo referem-se exemplos
de tecidos de filtros amplamente usados, indicando-se as propriedades e os respectivos preços [3, CERAME-UNIE, 2003]. Em
particular, se um filtro de partículas é aplicado como parte integrante de um sistema de tratamento a seco de efluentes gasosos
para a depuração de efluentes gasosos do forno (ver Secção 4.3.4.3), é necessário que o filtro e os suportes da manga sejam resistentes à corrosão no caso da ocorrência de condensação. Na Tabela 4.3 enumeram-se exemplos correntes de dados relativos
ao funcionamento dos filtros de mangas e a Figura 4.4 mostra exemplos dos custos de investimento com a filtração, excluindo a
instalação e os filtros de mangas [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005].
Material dos filtros de mangas
Temperatura a que resistem (ºC)
Preço (Euros/m2)
80
100
150
220
280
<5
5
10 – 12
25
100 – 120
Algodão
Polipropileno
Poliéster
Nomex (m-aramida)
PTFE (Teflon)
Tabela 4.2: Exemplos das temperaturas a que resistem e dos custos dos filtros de mangas
Teor de partículas do gás (efluente gasoso) bruto
Teor de partículas do efluente gasoso tratado
Temperatura de funcionamento
Custo de funcionamento
Até 200 g/m3
1 – 20 mg/m3
Até 250 ºC
0,03 – 0,1 Euros/t
Tabela 4.3: Exemplos dos parâmetros de funcionamento para a remoção de partículas com filtros de tecido
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Custo de investimento (em €)
136
80000
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
200
400
600
800
1000
1200
Superfície de filtragem (em m2)
Figura 4.4 : Exemplos de custo de investimento incluídos nos custos anuais das fábricas de filtros, excepto a instalação e os filtros de mangas
Os filtros de mangas autolimpantes devem ter tamanho suficiente para funcionar com uma carga específica da superfície filtrante
inferior a 2 Nm3/(m2 x minute), de modo a que se possam registar concentrações de gás depurado no intervalo de 1 – 20 mg/m3
[1, BMLFUW, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005]. A recolha e a recuperação de partículas separadas
resultam numa redução do consumo de matérias-primas.
Os filtros de mangas não podem funcionar a temperaturas demasiado elevadas – em especial no caso de efluentes gasosos
(off-gases) húmidos – e a temperaturas próximas do ponto de orvalho. Isto porque o filtro pode bloquear e depois é difícil secá-lo
e limpá-lo novamente devido ao facto de as reacções entre a água e o CaO formarem uma crosta dura, o que irá aumentar significativamente os custos de manutenção e de energia eléctrica e os tempos de produção.
Em princípio, os custos de funcionamento dos filtros de mangas estão intimamente ligados com a quantidade de electricidade
necessária para ultrapassar a queda de pressão, tal como se referiu acima.
Neste contexto, ver também a Tabela 4.7.
Aplicabilidade
Em princípio, os filtros de mangas para a remoção de efluentes gasosos (off-gases) podem ser aplicados a todos os subsectores
da indústria cerâmica, especialmente em operações que produzem poeiras (despoeiramento de silos para armazenamento de matérias-primas secas, na preparação de matérias-primas secas, incluindo a secagem por atomização, na conformação a seco e nos
processos de rectificação a seco ou de moagem). Por vezes, é útil combiná-los com pré-filtros ciclónicos (ver Secção 4.2.3.1).
Motivações para a implementação
— requisitos / exigências legais
— eventual poupança de matérias-primas comparativamente com outros tipos de filtros (p. ex., separadores a húmido de
partículas).
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Tondach Gleinstaetten AG, fábrica de telhas e tijolos, Áustria [1, BMLFUW, 2003], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4,
UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
4.2.3.3 Filtros laminares sinterizados
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Os elementos principais destes filtros são os componentes filtrantes rígidos, que são montados como elementos compactos no
sistema de filtração. Os elementos do filtro são compostos por polietileno sinterizado coberto por PTFE, o que lhe confere a estrutura rígida e a capacidade de ser à prova de água. As principais vantagens destes componentes filtrantes modernos são uma
muito elevada eficácia de depuração das partículas dos efluentes gasosos (off-gases) em combinação com uma baixa queda de
pressão, bem como uma elevada resistência ao desgaste por abrasão provocado principalmente pelas partículas cerâmicas mais
grossas.
A figura seguinte apresenta o esquema de um filtro laminar(ou lamelares) sinterizado rígido, que é limpo através de um sistema
autolimpante à pressão [4, UBA, 2001].
Saída de gás depurado (tratado)
Isolante sonoro
Motor eléctrico
Reservatório de ar comprimido
Ventilador radial
Tubo para limpeza dos
elementos filtrados
Elemento filtrante
Entrada de efluente gasoso bruto
Reservatório de poeiras
Figura 4.5 : Esquema de um filtro rígido de lâminas
Efeitos cruzados
— o funcionamento de um filtro laminar sinterizado com sistema autolimpante à pressão(ex. limpeza por ar comprimido) pode
provocar emissões de ruído e um consumo de energia adicional
— pode haver resíduos adicionais quando se procede à manutenção.
Parâmetros de funcionamento
Com estes elementos de filtração obtém-se uma eficácia de depuração até 99,99%, sendo atingíveis concentrações no efluente
depurado < 1mg/m3, daí que seja possível reutilizar o gás depurado na atmosfera de trabalho [4, UBA, 2001].
Aplicabilidade
A utilização de filtros laminares sinterizados permite a separação das partículas húmidas provenientes, por exemplo, da vidragem.
Este sistema de filtração torna possível a reutilização directa das partículas da vidragem, separadas dos efluentes gasosos (off-gases) da cabine de atomização. Uma zona superior inactiva garante que a poeira no sistema seja relativamente seca. Na situação
ideal, as partículas separadas da vidragem surgem no sistema de filtração sob a forma de pó.
Aspectos económicos
Normalmente, os custos de investimento e de funcionamento dos filtros laminares sinterizados são consideravelmente superiores
aos dos filtros de mangas, no entanto, a possibilidade de reutilizar os efluentes gasosos (off-gases) depurados para o ambiente
de trabalho permite poupar nos custos de energia que se verificariam no caso de se terem que aquecer elevados caudais de ar
ambiente (“ar fresco”) para proporcionar as temperaturas adequadas no local de trabalho.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— exigências sobre higiene e segurança no local de trabalho
— poupança de matérias-primas
— poupanças no consumo de energia.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Oesterreichische Sanitaer-, Keramik- und Porzellan-Industrie AG, fábrica de louças sanitárias, Áustria [1, BMLFUW, 2003], [4,
UBA, 2001], [32, TWG Ceramics, 2006]
4.2.3.4 Separadores por via húmida de partículas
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Com os separadores por via húmida de poeiras, as partículas são eliminadas da corrente de efluentes gasosos (off-gases) ao colocar o volume de gás em contacto com um líquido de lavagem (normalmente água), de modo a que as partículas fiquem retidas
no líquido e possam ser removidas. Os separadores a húmido de partículas podem ser divididos em vários tipos, de acordo com
a sua concepção e os princípios de funcionamento (por exemplo, tipo Venturi).
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Efeitos cruzados
Através da técnica de remoção húmida, os poluentes são transferidos do ar para a água, daí que seja essencial uma segunda
instalação para lavagem dos resíduos originados (suspensão – lamas) e, por conseguinte, é possível que também se verifique um
acréscimo no consumo de energia.
Parâmetros de funcionamento
Há registos que indicam serem atingíveis concentrações de gás depurado no intervalo de 20 – 50 mg/m3 [1, BMLFUW, 2003], [4,
UBA, 2001]. Neste contexto, ver também a Tabela 3.33.
Aplicabilidade
Os separadores por via húmida de partículas são particularmente apropriados para reduzir as emissões húmidas, em especial dos
processos de secagem por atomização nos casos em que estes são usados em combinação com ciclones, e são especialmente
vantajosos nos casos em que a água utilizada na depuração possa ser reutilizada.
Aspectos económicos
Relativamente aos custos de funcionamento, tem que se ter em conta o líquido de lavagem(depuração) e o tratamento das
águas residuais deste processo. Por norma, as pequenas unidades para controlo de correntes de efluentes gasosos (off-gases)
com baixas concentrações são muito mais caras (por unidade de volume) do que unidades maiores para depurar caudais com
elevadas cargas poluentes.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Oesterreichische Sanitaer-, Keramik- und Porzellan-Industrie AG, fábrica de louças sanitárias, Áustria [1, BMLFUW, 2003], [2,
VITO, 2003], [4, UBA, 2001], [10, Navarro, 1998], [17, Burkart, 2004], [20, CERAME-UNIE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005],
[32, TWG Ceramics, 2006]
4.2.3.5 Precipitadores electrostáticos (PE)
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Num precipitador electrostático, os efluentes gasosos passam através de uma câmara com dois eléctrodos, aplicando-se uma
alta voltagem (até 100 kV) ao primeiro eléctrodo para ionizar os efluentes gasosos. Os iões gerados aderem às partículas dos
efluentes gasosos e, em resultado disso, estas partículas ficam com carga eléctrica. As forças electrostáticas repelem as partículas com carga eléctrica do primeiro eléctrodo e atraem-nas para o segundo, no qual ficam depositadas. Deste modo, as partículas
são removidas da corrente de efluentes gasosos.
Efeitos cruzados
— aumentam os riscos de explosão, especialmente se forem utilizados sistemas de PE secos
— aumenta o consumo de energia devido ao funcionamento do PE (mas verifica-se uma menor quebra de pressão(perda de
carga) comparativamente com outros sistemas de filtros, o que pode levar a um menor consumo de energia por parte dos
ventiladores utilizados)
— possibilidade de haver resíduos adicionais quando se procede à manutenção
Parâmetros de funcionamento e aspectos económicos
A Tabela 4.4, abaixo, lista os dados comuns relativos ao funcionamento e aos custos dos precipitadores electrostáticos [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [28, Schorcht, 2005].
Volume de gás
Velocidade do gás
Teor de partículas do gás bruto (efluente gasoso bruto)
Teor de partículas do gás depurado
Temperatura de funcionamento
Tensão
Consumo de energia
Custo do investimento
Custo de funcionamento
Tabela 4.4: Dados relativos ao funcionamento e aos custos dos precipitadores electrostáticos
Neste contexto, ver também a Tabela 4.7.
Até 100 000 m3/h
0,5 – 3 m/s
Até 100 g/m3
5 – 50 mg/m3
Até 450 ºC
10 – 100 kV
0,05 – 2 kWh/1000 m3
1 – 3 milhões de Euros
0,1 – 0,2 Euros/t
O funcionamento de um precipitador electrostático implica que se tenham em conta custos de manutenção relativamente elevados.
Há registos que indicam serem atingíveis concentrações de partículas nos gases depurados inferiores a 50 mg/m3 no processo de
produção de agregados de argila expandida num forno giratório equipado com um precipitador electrostático (ver Secção 3.3.4.1)
[17, Burkart, 2004].
Aplicabilidade
Os precipitadores electrostáticos são utilizados na indústria cerâmica principalmente na produção de agregados de argila expandida, para os fornos rotativos e nas unidades de moagem a seco, em que elevados caudais têm de ser tratados a elevadas
temperaturas com uma fiabilidade de funcionamento relativamente elevada.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— poupança de matérias-primas.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Fábrica Hallerndorf-Pautzfeld, Alemanha (produção de aglomerados de argila expandida), Fábrica Lamstedt, Alemanha (produção
de aglomerados de argila expandida) [26, UBA, 2005], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [17, Burkart, 2004], [23, TWG
Ceramics, 2005], [28, Schorcht, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
4.3 Compostos gasosos
4.3.1 Redução da entrada dos precursores dos poluentes
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Óxidos de enxofre
— a utilização de matérias-primas e aditivos com baixo teor de enxofre pode reduzir significativamente as emissões de SOx
— no caso de matérias-primas ricas em enxofre, a utilização na pasta de aditivos de baixo teor de enxofre (p. ex., areia) ou de
argila de baixo teor de enxofre reduz as emissões de SOx devido a um efeito de diluição
— a utilização de combustíveis de baixo teor de enxofre, tais como gás natural ou GPL, resulta em emissões de SOx significativamente reduzidas.
Óxidos de azoto
— a minimização dos compostos de azoto nas matérias-primas e nos aditivos pode reduzir as emissões de NOx.
Compostos inorgânicos clorados
— a utilização de matérias-primas e aditivos com baixo teor de cloro pode reduzir significativamente as emissões de cloretos.
Compostos inorgânicos fluorados
— a utilização de matérias-primas e aditivos com baixo teor de flúor pode reduzir significativamente as emissões de fluoretos
— no caso dos materiais ricos em fluoretos, a utilização de aditivos de baixo teor de fluoretos (p. ex., areia) ou de argila de
baixo teor de fluoretos pode reduzir as emissões destes iões devido a um efeito de diluição.
Compostos orgânicos voláteis (COV)
A minimização dos compostos orgânicos nas matérias-primas, aditivos, ligantes, etc. pode reduzir as emissões de COV. Por
exemplo, acrescentam-se aditivos orgânicos como a serradura e o poliestireno à mistura de matérias-primas para o fabrico de
produtos porosos. No entanto, estes aditivos orgânicos provocam um aumento das emissões de COV (neste contexto, ver a Tabela 3.4 relativa aos valores dos efluentes gasosos “brutos” (sem tratamento) dos processos de fabrico de tijolos, coma utilização
de vários agentes formadores de poros). A produção de emissões de COV, em princípio, pode ser evitada ao mudar para aditivos
inorgânicos formadores de poros. Por ex., perlite (um material vulcânico vítreo que contém 3 a 4% de água), ao ser aquecido (800
a 1100 ºC), o material expande-se 15 a 20 vezes em relação ao seu volume original devido às bolhas de vapor formadas no seu
interior).
Efeitos cruzados
A minimização de compostos orgânicos nas matérias-primas pode aumentar o consumo de energia no processo de cozedura.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
A redução da entrada dos precursores dos poluentes é uma das melhores medidas para reduzir os referidos poluentes nos efluentes gasosos de um forno, uma vez que o problema é resolvido na fonte mas, devido a restrições específicas, na prática a sua
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aplicabilidade por vezes é difícil. Por conseguinte, a utilização de matérias-primas e aditivos com baixo teor de precursores dos
poluentes, em princípio, pode ser aplicada a todos os subsectores da indústria cerâmica. No entanto, a sua aplicabilidade deve
ser testada caso a caso e ponderados os eventuais problemas de qualidade do produto (p. ex., relativamente à cor, resistência à
compressão e resistência ao gelo) devem sempre ser tidos em conta e devem ser sempre levados a cabo ensaios aprofundados
das misturas de matérias-primas.
Por exemplo, os aditivos inorgânicos formadores de poros levantam dificuldades técnicas, uma vez que estas substâncias têm
tendência para se expandirem repentinamente e muito depressa, daí que seja difícil controlar a formação de poros e se verifique
uma quebra na qualidade do produto. Em resultado disso, na prática a passagem de aditivos orgânicos formadores de poros para
aditivos inorgânicos provavelmente não é exequível. Há uma conhecida fábrica de tijolos na Flandres que utiliza a perlite como
aditivo. Todavia, trata-se de uma forma de perlite que já vem expandida e moída e que é usada para tornar a argila de Boom numa
argila menos rica e não propriamente como agente formadores de poros.
Para a produção de argila expandida, não é possível reduzir os COV uma vez que estes são utilizados como formadores de poros.
Além disso, o teor de poluentes das matérias-primas é um parâmetro significativo, mas nem sempre determinante nas emissões
de poluentes durante a cozedura, uma vez que estas emissões dependem de diversas variáveis, nomeadamente, dos parâmetros
de funcionamento do processo de cozedura. Por conseguinte, uma redução de 50% do teor de poluentes das matérias-primas
nem sempre implica uma redução semelhante nas emissões de poluentes, tal como a experiência também já mostrou na correlação entre o teor de flúor da argila e a concentração de HF das emissões gasosas.
Quanto aos problemas relacionados com o enxofre, deve referir-se que a localização habitual do barreiro junto à fábrica limita a
escolha de matérias-primas com baixo teor de enxofre (ver também «Aspectos económicos»).
Aspectos económicos
Para uma empresa com um barreiro com elevado teor de enxofre, a utilização ou a junção de materiais argilosos com baixo teor de
enxofre pressupõe um fornecimento de materiais argilosos extraídos por terceiros de outros barreiros. Isto implica um acréscimo
de custos significativo devido, por um lado, ao custo do transporte (que, em 1998, se estimava ser de 0,05 euros/tonelada/km) e,
por outro lado, a um custo da extracção maior (que, em 1998, se estimava ser de 2,5 euros/tonelada), comparativamente com o
custo da argila do seu próprio barreiro, por ter de ser paga a terceiros [2, VITO, 2003]. A minimização dos compostos orgânicos
nas matérias-primas também pode aumentar os custos por causa das eventuais maiores distâncias de transporte a efectuar
pelos fornecedores externos à fábrica.
As medidas que envolvem a utilização de aditivos de baixo teor de enxofre e/ou aditivos de argila contendo cálcio (ver também a
Secção 4.3.2) implicam custos de investimento substanciais (até 850 000 euros), p. ex., para aumentar a capacidade de armazenamento e para modificar a maquinaria usada na preparação das matérias-primas, na conformação e na secagem, e também
podem implicar custos operacionais adicionais e custos suplementares com materiais.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— evitar técnicas de fim de linha (medidas secundárias).
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
4.3.2 Utilização de aditivos ricos em cálcio
Descrição e benefícios ambientais obtidos
A adição de calcário fino ou de carbonato de cálcio aos corpos cerâmicos tem um efeito de diluição, mas os aditivos ricos em
cálcio também reagem a temperaturas relativamente baixas, entre 700 e 850 ºC, com matérias-primas com fluoretos e cloretos,
e com óxidos de enxofre formados durante a cozedura de matérias-primas com enxofre, para reter os fluoretos, cloretos e enxofre
no interior do material cerâmico cozido.
Esta reacção química serve para «fixar» os fluoretos através da formação de fluoretos de cálcio estáveis e pode reduzir significativamente as emissões de HF.
CaCO3—› CaO + CO2
CaO + 2HF —› CaF2 + H2O
Uma reacção semelhante também serve para «fixar» cloretos e SOx no interior do corpo cerâmico, tal como se refere acima, e
também pode reduzir significativamente as emissões de HCl e de SOx.
No entanto, a concentração de HF, HCl e SOx nos efluentes gasosos não está necessariamente relacionada com o nível de CaO
nas matérias-primas, uma vez que a experiência mostra que até mesmo os carbonatos finos(micronizados) ou o CaO presente
nos produtos cerâmicos durante o processo de cozedura pode ter pouco ou nenhum efeito nos níveis de emissões de HF, HCl e
SO2/SO3. Isto acontece devido principalmente às altas temperaturas de cozedura dentro do forno, provocando a decomposição
de CaSO4, CaCl2 e CaF2. O CaF2 começa a decompor-se a cerca de 850 ºC e a temperaturas superiores (acima dos 900 ºC) o CaO
também irá reagir com os silicatos para formar silicatos de cálcio, reduzindo a quantidade de CaO disponível.
Efeitos cruzados
A utilização de aditivos ricos em cálcio pode aumentar o consumo de energia na cozedura devido, por um lado, à ocorrência de
reacções endotérmicas no forno e, por outro, à necessidade de tempos de cozedura maiores. Além disso, a utilização de aditivos
ricos em carbonato de cálcio aumenta as emissões de CO2.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Os aditivos ricos em cálcio podem induzir uma diminuição de 10 a 75% nas emissões de fluoretos (dependendo das matériasprimas e da temperatura máxima de cozedura), mas a sua utilização pode afectar a qualidade do produto final, daí que na prática
esta medida não possa ser aplicada sem limitações [4, UBA, 2001].
O subsector onde esta medida tem uma maior aplicação é o da indústria de fabrico de tijolos, no caso das propriedades técnicas
do produto final poderem ser satisfeitas. Esta medida não é habitual na indústria de refractários. Os aspectos qualitativos que são
afectados pela adição de calcário são os seguintes:
— cor: o aumento na utilização de calcário provoca uma alteração na cor, que tem tendência para ficar com tons mais claros
(mais amarelos). Uma ligeira descoloração é aceitável no fabrico de tijolos que não ficam visíveis, mas o mesmo não se passa
no fabrico de tijolo face-à-vista pois pode provocar problemas na comercialização e daí que não seja possível utilizar estes
aditivos em todas as pastas para tijolos. A adição de Fe2O3 pode compensar parcialmente a descoloração amarelada
— concentração de sulfatos solúveis na água: aumenta com a utilização de maiores quantidades de CaCO3. Os sulfatos solúveis na água são parcialmente responsáveis pelos problemas de eflorescências no fabrico de tijolos
— resistência à compressão: a adição de carbonato de cálcio pode ter um ligeiro efeito, tanto positivo como negativo, na
resistência à compressão
— comportamento de retracção: a adição de carbonato de cálcio tem um efeito relativamente imprevisível no comportamento
de retracção do produto durante a secagem e a cozedura
— absorção de água: a absorção espontânea de água aumenta com a adição de maiores quantidades de CaCO3 e em resultado disso sobem os coeficientes de saturação, daí resultando uma redução da resistência ao gelo dos tijolos e um aumento
da probabilidade de ocorrência de eflorescências. Estes efeitos são mais toleráveis nos tijolos que não ficam visíveis do que
no tijolo face-à-vista
— os agregados de argila expandida devem ter um máximo de 3% de CaO, senão a resistência dos grânulos é significativamente reduzida e, além disso, acima dos 5% a expansão é reduzida devido a um volume excessivo [2, VITO, 2003].
Aspectos económicos
O acréscimo de emissões de CO2, induzido pela utilização de aditivos ricos em carbonato de cálcio, pode fazer aumentar os custos
devido a exigências legais (p. ex., comércio de emissões). Além disso, alterações no comportamento de retracção dos produtos
cerâmicos podem afectar o processamento mecânico durante a fase de fabrico.
As medidas que envolvem a utilização de aditivos de baixo teor de enxofre e/ou aditivos de argila com cálcio (ver também a
Secção 4.3.1) podem implicar custos de investimento substanciais (até 850 000 euros), p. ex., para aumentar a capacidade
de armazenamento e para modificar a maquinaria usada na preparação das matérias-primas, na conformação e na secagem, e
podem ainda envolver custos operacionais adicionais (custos suplementares com materiais).
Motivações para a implementação
— exigências legais
— evitar técnicas de fim de linha (medidas secundárias).
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005]
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4.3.3 Optimização dos processos
4.3.3.1 Técnicas de optimização das curvas de cozedura
Descrição e benefícios ambientais obtidos e parâmetros de funcionamento
A velocidade de aquecimento, assim como o nível da temperatura de cozedura podem afectar as emissões de SOx e de HF:
— reduzir a velocidade de aquecimento no intervalo mais baixo de temperatura (até 400 ºC) promove a readsorção de HF com
a formação de CaF2, daí resultando uma diminuição das emissões de HF. Pode verificar-se um efeito semelhante nas emissões
de SOx, que normalmente se devem à oxidação da pirite e/ou à dissociação do sulfato de cálcio presente na pasta cerâmica
— ao aumentar a velocidade de aquecimento no intervalo entre os 400 ºC e a temperatura de cozedura, atinge-se a temperatura de sinterização mais depressa e, em resultando disso, a libertação de emissões é limitada (pela difusão) e estas
diminuem
— a temperatura máxima de cozedura afecta a decomposição dos sulfatos. Quanto mais baixa for a temperatura de cozedura
menor é a decomposição, daí que as emissões de SOx sejam menores. A redução da temperatura de cozedura pode ser alcançada através da adição de agentes de fluxo(fundentes) à mistura de matérias-primas
— ciclos de cozedura mais rápidos resultam geralmente numa redução das emissões de fluoretos. As características das
matérias-primas influenciam a libertação de fluoretos mas, qualquer que seja o produto cerâmico, o tempo de cozedura acima
dos 800 ºC é decisivo
— o controlo do teor de oxigénio nos processos de cozedura maximiza a eficiência da combustão.
A figura seguinte mostra um exemplo de curva de aquecimento com os intervalos de temperatura para a libertação de poluentes
durante a cozedura de tijolos [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
Chaminé
Pré-aquecimento
Cozedura
Arrefecimento
Curva de
cozedura
Forno de túnel
Tijolos
secos
Efluentes
Enxofre
gasosos Gás
de carbonização
Tijolos
Flúor
Calor de recuperação para secagem
Figura 4.6 : Gamas de temperatura de um exemplo de curva de temperatura na libertação de poluentes durante a cozedura de tijolos
Efeitos cruzados
Nada a referir.
Aplicabilidade e aspectos económicos
A optimização da curva de aquecimento/ controlo do processo, pode ser aplicada em todos os subsectores da indústria cerâmica,
mas deve referir-se que, na prática, as curvas de cozedura na indústria de transformação de argila são optimizadas em função da
qualidade dos produtos e do consumo de energia. Por conseguinte, as curvas de aquecimento/cozedura só podem ser alteradas
se as propriedades técnicas do produto final o permitirem e os custos adicionais devem ser tidos em conta ao alterar as curvas
de aquecimento em função das emissões.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— evitar técnicas de fim de linha (medidas secundárias).
— operação dos fornos com eficiência energética.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
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4.3.3.2 Redução dos níveis de vapor de água dos gases dos fornos
Descrição e benefícios ambientais obtidos e parâmetros de funcionamento
A redução dos níveis de vapor de água dos gases dos fornos resulta normalmente em taxas mais baixas de emissão de fluoretos,
uma vez que o mecanismo básico para a libertação de flúor dos minerais da argila é a piro-hidrólise. A reacção ocorre a temperaturas a partir dos 800 ºC.
Efeitos cruzados, aplicabilidade e aspectos económicos
Verificou-se em testes laboratoriais que a redução do teor de água na atmosfera dos fornos resultava em menores emissões de
HF, assim como de SOx. Na prática, a redução do teor de água na atmosfera dos fornos é tecnicamente difícil de alcançar, uma vez
que a água é produzida durante a combustão/cozedura dos combustíveis fósseis utilizados para aquecer o forno. Esta produção de
água só pode ser evitada através quer do aquecimento indirecto do forno, por exemplo, com queimadores a gás de tubo radiante
[5, InfoMil, 2003], quer do aquecimento eléctrico do forno, mas isto iria exigir uma alteração profunda na concepção dos fornos
e implicar um maior consumo de energia.
Na Europa, em princípio apenas o aquecimento dos fornos com combustíveis fósseis é economicamente viável nos subsectores
de fabrico de tijolos e telhas, das manilhas e tubos de grés, de produtos refractários e dos agregados de argila expandida. Daí
que o aquecimento dos fornos com electricidade ou de um modo indirecto não é propriamente aplicável nestes subsectores (o
aquecimento eléctrico é apenas utilizado na produção esporádica de produtos especiais no caso dos produtos refractários). No
entanto, no caso dos subsectores de produção de azulejos e ladrilhos, de louça de mesa e ornamental, de louça sanitária, de
cerâmicas técnicas e dos abrasivos com ligante inorgânico, a redução dos níveis de vapor de água dos gases dos fornos através
do aquecimento dos fornos com electricidade (que já são parcialmente utilizados no fabrico de algumas cerâmicas técnicas) ou
indirectamente com queimadores a gás de tubo irradiante [5, InfoMil, 2003] (os fornos intermitentes ou pequenos fornos de rolos
podem em princípio, ser equipados com estes queimadores para o fabrico de produtos em pequena escala) tem um potencial de
aplicação mais realista.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— evitar técnicas de fim de linha (medidas secundárias).
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [5, InfoMil, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.3.3 Combustão interna dos gases de carbonização
Descrição e benefícios ambientais obtidos
As emissões de COV que ocorrem na área de aquecimento do forno(zona de pré-aquecimento) em resultado da decomposição
e da combustão incompleta dos componentes orgânicos das matérias-primas (designadas por gases de carbonização) podem
ser queimadas de seguida no forno, desde que este tenha sido modificado para isso. A combustão interna pode conseguir-se ao
direccionar os gases de carbonização da zona de pré-aquecimento do forno de volta para a zona de cozedura, onde irão ser novamente queimados devido às altas temperaturas ali existentes. De modo a que isto seja conseguido, a zona do forno onde ocorrem
as emissões de COV (designada por zona de carbonização) tem de ser separada do resto do forno, o que pode ser feito através da
instalação no forno de uma ou mais “portas de correr” ou com um sistema especial de extracção para os gases de carbonização.
Com esta técnica, não são só as emissões de COV que são significativamente reduzidas, mas também as emissões de CO. A figura seguinte mostra um esquema da combustão interna dos gases de carbonização [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
Chaminé dos Efluentes gasosos
Reenvio do gás carbonizado
Queimador de grande
velocidade de saída
Aquecimento
200 ºC
450 ºC
Pré-aquecimento
Carbonização 450 ºC
700 ºC
Recuperação
250 ºC
Imagem 4.7 : Esquema da combustão interna dos Efluentes gasosos
Cozedura
Queimador de injecção
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Efeitos cruzados
A combustão dos gases de carbonização dentro do forno pode aumentar o consumo total de energia, em particular se tiver que se
recorrer a queimadores (de alta velocidade) adicionais para queimar os gases de carbonização da zona de pré-aquecimento.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Na Alemanha, já há algum tempo que se recorre a sistemas de combustão interna dos gases de carbonização, em especial nalgumas fábricas de tijolos. Estes sistemas permitem reduzir significativamente as emissões de COV, mas padecem da desvantagem
prática de interferirem amiúde com o funcionamento normal do forno e de, em resultado disso, se tornarem difíceis de controlar.
Um dos problemas conhecidos dos sistemas que utilizam portas de correr no forno é o facto de estas empenarem. A interferência da pós-combustão térmica no interior do forno, quando se utiliza um forno de túnel como simples permutador de calor por
contracorrente, leva frequentemente a problemas no modo de funcionamento do forno ou a maiores gastos com a sua operação.
Talvez por causa disso os sistemas de pós-combustão externa dos gases de carbonização tenham sido objecto de um aumento
de preferência, em especial em novas fábricas nos anos mais recentes.
Esta técnica não é aplicável no fabrico de agregados de argila expandida, uma vez que a secagem e a cozedura ocorrem em
conjunto, donde resultam gases com elevadas concentrações de água.
Ao empregar esta técnica conseguem-se obter valores de C total do efluente gasoso de aproximadamente 15 mg C total/m3 se
os valores de efluente gasoso em bruto forem de 250 mg de C total/ m3 [4, UBA, 2001].
Aspectos económicos
Por causa das complicadas técnicas de cozedura e de controlo, a combustão interna dos gases de carbonização é um sistema
relativamente caro no que respeita aos custos de manutenção.
Neste contexto, ver a Tabela 4.7.
Motivações para a implementação
— exigências legais
— evitar técnicas de fim de linha (medidas secundárias).
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.3.4 Queimadores de baixas emissões de NOx
Descrição e benefícios ambientais obtidos e parâmetros de funcionamento
As emissões de óxidos de azoto resultam da cozedura de produtos cerâmicos, p. ex., produtos refractários, a temperaturas superiores a 1300 ºC. As referidas emissões de NOx podem ser minimizadas através da utilização de queimadores especiais de baixas
emissões de NOx ou baixo teor de NOx. Estes queimadores são úteis para reduzir a temperatura da chama e, assim, reduzir o NOx
térmico e (parcialmente) o que provém dos combustíveis. A redução de NOx é conseguida graças ao fornecimento de ar para
reduzir a temperatura da chama ou do funcionamento intermitente dos queimadores.
Efeitos cruzados
Nada a referir.
Aplicabilidade
A aplicabilidade e eficácia dos queimadores de baixas emissões de NOx dependem de vários factores, entre eles a temperatura
final de cozedura. Há registo de falta de eficiência nalguns casos a temperaturas acima dos 1400 ºC. Neste contexto, pode encontrar-se informação útil adicional no BREF sobre o Fabrico do Vidro, em que os queimadores de baixas emissões de NOx também
são referidos. Além disso, devido aos requisitos de qualidade do produto final, a utilização de queimadores de baixas emissões de
NOx pode ser limitado [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.4 Instalações de depuração - sorção (adsorventes, absorventes)
Neste contexto, também se pode encontrar informação útil no BREF sobre a Gestão e o Tratamento de Águas Residuais e de
Efluentes Gasosos no Sector Químico.
4.3.4.1 Colunas de adsorção em cascata
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Numa coluna de adsorção em série, a reacção entre o adsorvente, normalmente carbonato de cálcio (CaCO3, calcário), e os poluentes (principalmente HF, SOx e HCl) dos efluentes gasosos tem lugar numa câmara em que o adsorvente desce por gravidade
e através da qual os efluentes gasosos passam em contracorrente ou transversalmente à corrente. De modo a obter um tempo
de reacção e uma área de contacto suficientes são utilizados deflectores na câmara. Estes deflectores retardam a velocidade de
descida do adsorvente e garantem uma circulação e distribuição eficaz dos efluentes gasosos na unidade. O carbonato de cálcio
usado(já reagiu) é recolhido na base do equipamento. Estes adsorventes podem tratar gases a temperaturas até 500 ºC sem
arrefecimento prévio e, por conseguinte, são bastante eficazes na redução das emissões de HF, SOx e HCl dos efluentes gasosos
dos fornos. Na figura seguinte mostra-se uma ilustração de uma coluna de adsorção transversal [4, UBA, 2001].
Figura 4.8 : Esquema de um filtro de colunas de adsorção em cascata
O carbonato de cálcio é utilizado sob a forma de grânulos normalmente com um tamanho de 4-6 mm, que devem cumprir determinadas especificações relativamente ao tamanho, composição e porosidade de modo a atingirem uma eficácia máxima de
tratamento (purificação). Para além do carbonato de cálcio comum, também podem ser usados como adsorventes certos tipos de
carbonato de cálcio modificado, compostos de misturas de carbonato de cálcio/hidróxido de cálcio (CaCO3/Ca(OH)2), que, devido
à sua maior porosidade e a um maior teor de hidróxido de cálcio, têm uma maior afinidade com os gases ácidos.
Uma vez que a adsorção de HF, SOx e HCl tem lugar principalmente na camada exterior dos grânulos de carbonato de cálcio, a
eficácia dos grânulos é bastante baixa. Pode recorrer-se a uma técnica de descasque de modo a aumentar a eficácia da adsorção
ao usar carbonato de cálcio não modificado. Nesta técnica, a camada exterior mais macia dos grânulos usados, que é composta
por fluoreto de cálcio, sulfito de cálcio, sulfato de cálcio ou cloreto de cálcio, é removida mecanicamente. Os grânulos remanescentes podem ser reutilizados como adsorventes desde que tenham tamanho suficiente, de modo a que se verifiquem menos
resíduos (sob a forma de calcário saturado descascado).
No caso dos grânulos modificados, consegue-se uma maior afinidade com os gases ácidos graças às melhores qualidades da
superfície, daí que não possam ser descascados para serem reutilizados, ao contrário do que se pode fazer com o carbonato de
cálcio não modificado.
A figura seguinte apresenta um diagrama do funcionamento de uma coluna de adsorção em série com um tambor de descasque.
O agente de sorção descascado é reintroduzido automaticamente no silo de armazenamento. Com esta medida consegue-se uma
redução na quantidade de resíduos que pode ir até 50% [4, UBA, 2001].
145
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
146
Conduta de alimentação
Conduta
de reintrodução
Camião silo
Detector de taxa de carga
Coluna de adsorção de fluoreto tipo cascata
Ventilador dos
Efluentes gasosos
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Amortecedor de comutação pneumática
Conduta de gás bruto
Saída de ar do silo
Transportador
Silo
Amortizador
de redução
manual
Alimentador de roda dentada
com sistema de bloqueio
Tambor de
descasque
Chaminé dos Efluentes gasosos
Ventilador
Forno de túnel
Camião silo
Dispositivo de ar comprimido
Figura 4.9 : Esquema do processo de um adosorvente de leito tipo cascata com tambor de descasque
Os grânulos de calcário, saturados de poluentes, são transportados para o tambor de descasque por um parafuso sem-fim. A
camada exterior, saturada de poluentes, é removida por fricção e extraída juntamente com os grânulos <2,5 mm. Este material
contaminado é descarregado por camiões-silo. A superfície dos grânulos remanescentes com um diâmetro >2,5 mm torna-se
novamente reactiva. Os grânulos reutilizados são reintroduzidos no silo de armazenamento do adsorvente através de um sistema
de bloqueio com alimentador de roda dentada e de uma conduta de realimentação. O adsorvente, o tambor de descasque e a
conduta de realimentação constituem um sistema fechado. O descasque e a realimentação são efectuados automática e continuamente.
Efeitos cruzados
— elevado consumo de adsorventes
— grande quantidade de resíduos (devido ao excesso relativamente elevado da porção de adsorvente)
— os grânulos de carbonato de cálcio reagem com os componentes ácidos dos efluentes gasosos para formar CO2
— maior consumo de energia devido ao funcionamento da coluna de adsorção (em especial para compensar a queda de
pressão)
— é possível verificar-se um aumento das emissões de poeiras em resultado do acréscimo do teor de poeiras provenientes
dos grânulos de carbonato de cálcio, especialmente se forem utilizados tambores de descasque
— eventuais emissões de ruído.
Parâmetros de funcionamento
Os grânulos de carbonato de cálcio não modificados, de preferência os tipos mais macios de carbonato de cálcio, são particularmente apropriados para a remoção de HF e de SO3. No caso destes compostos, os grânulos atingem uma eficiência de depuração/ tratamento superior a 90% (até 99%) e a 80%, respectivamente. No entanto, o carbonato de cálcio comum não é muito
apropriado para a remoção de SO2, uma vez que este é menos reactivo do que o HF e o SO3, sendo a sua eficiência de depuração
da ordem dos 20%. Para o HCl, a eficiência de tratamento do carbonato de cálcio não modificado é de aproximadamente 50% [2,
VITO, 2003], [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics, 2005].
O carbonato de cálcio modificado é mais adequado para a remoção de SO2 e também produz uma melhor eficácia na remoção
de HF e de SO3. Com o carbonato de cálcio modificado, a eficácia de depuração/tratamento atingível pode ir até 99% para o HF,
até 85% para o SO3, de 30 a 85% para o SO2 para concentrações de efluentes gasosos brutos (como surgem das fontes de emissão, isto é sem tratamento) até 1500 mg SO2/m3 e uma eficiência superior a 50% para o HCl. A eficiência de tratamento destes
sistemas pode ir até aos 100% para a retenção de partículas suspensas (ver também Secção 4.3.6) [4, UBA, 2001], [30, TWG
Ceramics, 2005].
Os efluentes gasosos com um teor aproximado de 2500 mg de SO2/m3 podem, em determinadas circunstâncias – por exemplo,
com quatro adsorventes (coluna em série do tipo contra-corrente com carbonato de cálcio modificado) colocados uns sob os outros na corrente descendente –, ser suficientemente filtrados para atingir concentrações de gases depurados/tratados inferiores
a 500 mg de SO2/m3. Além disso, pode obter-se uma eficiência de tratamento de 85% para o SO2 no caso dos efluentes gasosos
“brutos” com elevadas concentrações [4, UBA, 2001], enquanto que se se utilizar apenas um adsorvente a eficiência de tratamento para o SO2 baixa cerca de 30% [2, VITO, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005].
Neste contexto, ver também a Tabela 3.2, relativamente à distribuição do cloreto libertado, as Tabelas 3.6, 3.7, 3.8 e 3.9, relativamente às emissões dos processos de fabrico de tijolos e telhas, e a Tabela 3.43, relativamente às emissões do processo de
fabrico de louça sanitária, com utilização de sistemas de colunas de adsorção [2, VITO, 2003].
Aplicabilidade
Esta técnica pode ser aplicada em vários subsectores da indústria cerâmica, mas deve-se assinalar o espaço que o sistema ocupa e a falta de flexibilidade relativamente aos controlos e ao uso de outros adsorventes. Também devem ser tidas em conta outras
condições, como as concentrações de HF e de SOx dos efluentes gasosos “brutos”, o funcionamento dos fornos, a temperatura
máxima de cozedura requerida, a quantidade e a temperatura dos efluentes gasosos, o teor total de poeiras resultantes do adsorvente, a necessidade de um filtro de poeiras, a possibilidade de reutilização, reciclagem ou deposição de grandes quantidades
de resíduos dos adsorventes, a disponibilidade de grânulos/pastilhas de calcário apropriadas e o aumento das necessidades de
electricidade e do impacte ambiental total.
Aspectos económicos
Neste contexto, ver a Tabela 4.7.
Podem ser acrescentadas quantidades pequenas de calcário saturado descascado no fabrico de blocos de argila e de tijolo
face-à-vista, mas deve ter-se em conta que o teor de sulfato de cálcio do calcário saturado (após tratamento) pode causar eflorescências nos tijolos. Também é possível a utilização de calcário saturado na indústria do cimento, do betão e do asfalto. Na
eventualidade de a reutilização não ser possível, também têm de ser tidos em conta os custos adicionais com a eliminação dos
resíduos originados.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Wienerberger Ziegelindustrie AG, fábrica de tijolo face-à-vista, Rotenturm, Áustria [1, BMLFUW, 2003], Erlus Baustoffwerke AG,
fábrica de telhas, Neufahrn, Alemanha [4, UBA, 2001], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.4.2 Sistemas de adsorção modular
Descrição e benefícios ambientais obtidos
A adsorção a seco é um processo, empregado predominantemente na separação de compostos gasosos inorgânicos fluorados,
que utiliza módulos alveolados (tipo favo de mel) feitos com hidróxido de cálcio em sistemas chamados de sorção modular.
Neste processo, os efluentes gasosos passam através de um reactor de aço simples sem partes móveis. O reactor aloja várias
camadas de módulos adsorventes alveolados cheios de cal apagada (hidróxido de cálcio) que converte quimicamente o HF dos
efluentes gasosos em fluoreto de cálcio (CaF2) à medida que aquele passa através dos módulos. A durabilidade dos módulos
é influenciada pelo período de funcionamento da fábrica, pelos caudais dos efluentes gasosos e pela concentração de fluoretos
nos gases brutos (efluente gasoso à entrada do sistema de tratamento). Os módulos são distribuídos pelas estruturas de apoio
de modo a reduzir o tempo de substituição dos módulos e facilitar o seu manuseamento. Os módulos saturados são substituídos
por novos módulos.
A figura seguinte mostra o esquema da unidade de adsorção a seco com utilização de módulos alveolados feitos de Ca(OH)2 [4,
UBA, 2001].
Entrada do gás bruto
Módulo adsorvente
Prateleira de suporte
Saída de gás
depurado
Figura 4.10 : Esquema de um sistema de adsorção modular alveolar
147
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
148
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Efeitos cruzados
— consumo relativamente elevado de adsorventes
— grande quantidade de resíduos (os módulos saturados têm de ser eliminados)
— eventual aumento do consumo de energia devido ao funcionamento do sistema (em especial para ultrapassar a perda de
pressão no caso de efluentes gasosos com elevado teor de partículas
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Este sistema é tecnicamente simples e robusto, uma vez que é construído sem partes móveis e tem uma baixa queda de pressão (perda de carga). É particularmente eficiente para o tratamento de baixos caudais de efluentes gasosos (<18 000 m3/h) e
quando as concentrações de compostos inorgânicos que não HF (SO2, SO3, HCl) são baixas. Por esta razão, este tipo de sistema
é aplicado principalmente nos subsectores do fabrico de azulejos e ladrilhos, louças de mesa e ornamental, louças sanitárias e
cerâmica técnica. Além disso, os capilares têm tendência a entupir no caso de haver elevadas concentrações de poeiras e, por
conseguinte, o sistema não é propriamente adequado para ser utilizado como despoeiramento.
Neste contexto, ver a Tabela 3.41, em que são listadas as concentrações de efluentes gasosos “em bruto” e tratados, de um
processo de fabrico de louças sanitárias e em que é utilizado um sistema de sorção modular alveolado para o tratamento dos
efluentes gasosos.
Aspectos económicos
Neste contexto, ver a Tabela 4.7. Além do preço dos módulos de adsorção novos, há que ter em conta o preço da eliminação dos
módulos saturados, uma vez que não é possível reutilizá-los.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.4.3 Tratamento por via seca de efluentes gasosos com um filtro (filtro de mangas ou precipitador electrostático)
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Com este tipo de tratamento dos efluentes gasosos, o adsorvente é impelido para a corrente de efluentes gasosos sob a forma
seca. Os componentes ácidos (óxidos de enxofre e compostos inorgânicos clorados e fluorados) são adsorvidos num reactor ou
numa zona deste, que pode ser a conduta dos efluentes gasosos entre o forno e o filtro desde que tenha um determinado comprimento mínimo, para garantir o tempo de contacto necessário. O filtro colocado após o reactor (ou da zona do reactor) remove
os sais de neutralização formados e o excesso de adsorvente da corrente dos efluentes gasosos. Um filtro de mangas é usado
principalmente para este propósito, uma vez que gera bom contacto entre o adsorvente e os gases contaminantes. O tecido dos
filtros de mangas deve ser resistente a condições ácidas e alcalinas e também deve ser escolhido em função da temperatura dos
gases a serem tratados (ver Tabela 4.2). A figura seguinte mostra um esquema do tratamento a seco dos efluentes gasosos com
um filtro de mangas [10, Navarro, 1998], [23, TWG Ceramics, 2005].
Chaminé de segurança
Chaminé
Distribuidor do reagente
Ventilador
Transportador
sem aquecimento
Forno de plataforma única
T < 200 °C
Filtro de mangas
Camada de reagente
Resíduos
Figura 4.11 : Esquema da depuração a seco de Efluentes gasosos com um filtro de mangas
Podem ser usados precipitadores electrostáticos em vez dos filtros de mangas, com recurso ao mesmo sistema de injecção de
reagente em pó, dado que têm a vantagem de funcionar com gases a temperaturas superiores (bem acima dos 400 ºC), daí que
o arrefecimento dos efluentes gasosos não seja necessário, e é mais fácil proceder à recuperação da energia dos gases tratados.
Por outro lado, o contacto entre o adsorvente e o poluente não é tão bom como no caso de se usar um filtro de mangas. A figura
seguinte mostra um esquema de tratamento a seco dos efluentes gasosos com um precipitador electrostático [10, Navarro,
1998], [23, TWG Ceramics, 2005].
Chaminé de segurança
Distribuidor do reagente
Chaminé
T < 450 °C
Forno de plataforma única
Precipitador eletrostático
Resíduos
Figura 4.12 : Esquema da depuração a seco de Efluentes gasosos com um precipitador eletrostático
Uma variante especial do tratamento a seco dos efluentes gasosos é o tratamento por via semi-seca dos efluentes gasosos com
um filtro, também conhecida por tratamento condicionado a seco dos efluentes gasosos. A diferença relativamente ao método a
seco reside na utilização de uma pequena quantidade de água. O adsorvente é «condicionado» ao ser ligeiramente molhado com
água, o que faz aumentar a reactividade e daí que a eficiência de tratamento seja maior. Além disso, o consumo de adsorventes
e a quantidade de resíduos é menor. As desvantagens desta técnica são a probabilidade de ocorrência de problemas de corrosão
devido a um maior teor de humidade dos efluentes gasosos e a controlos de funcionamento mais complexos [2, VITO, 2003].
Efeitos cruzados
— o consumo de adsorventes provoca grandes quantidades de resíduos
— a reciclagem dos resíduos pode ser problemática devido aos efeitos negativos do cálcio na reologia das barbotinas
— relativamente maior consumo de energia eléctrica devido à queda de pressão (perda de carga) ao longo do filtro de mangas
ou ao funcionamento de um precipitador electrostático
— o ruído pode aumentar no caso de serem aplicados sistemas pneumáticos de limpeza dos filtros
— o carbonato com adsorventes reage com os componentes ácidos dos efluentes gasosos para formar CO2.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
O sistema de tratamento a seco dos efluentes gasosos com um filtro é flexível no que respeita aos controlos e à utilização de
adsorventes. Entre os adsorventes que podem ser utilizados encontra-se o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) e o óxido de cálcio
(CaO) ou, mais recentemente, o bicarbonato de sódio (NaHCO3), que é mais apropriado para a remoção de SO2. No entanto, deve
assinalar-se que o produto da reacção do bicarbonato de sódio consiste em sais solúveis na água (sulfato de sódio e fluoreto de
sódio) e em resultado disso não pode ser facilmente depositado em aterros.
Para sistemas de tratamento com filtros de mangas, podem surgir problemas a temperaturas muito elevadas, quando o filtro pode
começar a arder; e a temperaturas muito baixas, próximas do ponto de orvalho, em que o filtro pode colmatar com facilidade.
O sistema de tratamento com precipitador electrostático tem a vantagem de ser capaz de funcionar a temperaturas elevadas,
excedendo os 400 ºC com facilidade, daí que o arrefecimento dos efluentes gasosos antes do tratamento não seja necessário, e
ainda ser mais fácil proceder à recuperação da energia dos gases tratados.
Um sistema de tratamento a seco dos efluentes gasosos com um filtro de mangas permite atingir concentrações de fluoretos nos
efluentes gasosos tratados inferiores a 5 mg/m3 e concentrações de poeiras suspensas no intervalo de 2-20 mg/m3. A eficiência
de tratamento destes sistemas varia de 90 a 99% para a retenção de partículas suspensas, 92 a 95% para a retenção de fluoretos,
de 10 a 80% para o SO2, até 90% para o SO3 e até 85% para o HCl, no caso de se usar hidróxido de cálcio como adsorvente [2,
VITO, 2003, 10, Navarro, 1998], [23, TWG Ceramics, 2005], [30, TWG Ceramics, 2005].
Além de uma eficiência de tratamento de aproximadamente 99% para as partículas suspensas, pode conseguir-se uma retenção
superior a 95% para os fluoretos, de 98 a 99% para o SO2 e SO3, assim como de 89% para o HCl no caso de se usar bicarbonato
de sódio como adsorvente num sistema de tratamento a seco de efluentes gasosos com filtro de mangas (ver a Secção 4.3.6)
[4, UBA, 2001].
149
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
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O sistema de tratamento com precipitador electrostático tem a vantagem de ser capaz de funcionar a temperaturas até 450
ºC aproximadamente, daí que o arrefecimento dos efluentes gasosos antes do tratamento não seja necessário, e é mais fácil
proceder à recuperação da energia dos gases tratados. Há registos que indicam serem atingíveis concentrações de partículas
no efluente gasosos tratado no intervalo de 5-50 mg/m3 recorrendo ao tratamento dos efluentes gasosos com precipitadores
electrostáticos (ver a Secção 4.2.3.5).
Os sistemas de tratamento a seco dos efluentes gasosos com filtro podem, em princípio, ser aplicados em todos os subsectores
da indústria cerâmica no tratamento dos efluentes gasosos dos fornos, mas devem ser tidas em conta as desvantagens – comparativamente com os sistemas de coluna de adsorção em série – em relação à maior necessidade de manutenção e atender à
durabilidade dos filtros de mangas (no caso dos sistemas que os utilizam).
Aspectos económicos
Neste contexto – para a sorção a seco com filtro de mangas – ver a Tabela 4.7.
— Para os sistemas de tratamento por via semi-seca, os custos de investimento normalmente são ligeiramente superiores
aos de uma unidade exclusivamente a seco
— o bicarbonato de sódio é mais caro do que os adsorventes à base de cálcio
— devem ser tidos em conta os custos adicionais com a eliminação dos adsorventes saturados que não podem ser reutilizados.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [10, Navarro, 1998], [4, UBA, 2001], [17, Burkart, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005],
[26, UBA, 2005], [32, TWG Ceramics, 2006]
4.3.4.4 Tratamento a húmido dos efluentes gasosos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Com o tratamento a húmido dos efluentes gasosos, os componentes ácidos (óxidos de enxofre, compostos inorgânicos clorados
e fluorados) são removidos dos efluentes gasosos ao colocá-los em contacto intenso com água, donde resulta a sua transferência da fase gasosa para a aquosa. A extensão desta reacção está dependente da solubilidade do componente em questão. De
modo a aumentar a solubilidade, pode adicionar-se à água uma base como o carbonato de cálcio (CaCO3), o hidróxido de cálcio
(Ca(OH)2), o carbonato de sódio (Na2CO3), o hidróxido de sódio (NaOH) ou a amónia (NH3).
Na figura seguinte mostra-se uma ilustração de uma unidade de tratamento a húmido dos efluentes gasosos [2, VITO, 2003].
Uma unidade como esta consiste numa unidade de preparação para o líquido de lavagem, uma secção de lavagem, um separador
sólido-líquido e, eventualmente, uma unidade de tratamento da água e um colector de escorrências. Podem ser utilizadas placas
ou materiais de enchimento (colunas cheias) para aumentar a área de contacto. Para além dos depuradores de colunas, também
existem depuradores de pressão, venturi e rotativos.
Unidade
de preparação
Efluentes gasosos limpos
Líquido de lavagem
Efluentes gasosos
não-tratados
Água
depurada
Água e componentes
eliminados
Resíduos
Figura 4.13 : Ilustração de uma unidade de depuração por via húmida de Efluentes gasosos
Efluente
Nos sistemas de tratamento por via húmida, os efluentes gasosos são primeiro arrefecidos e a seguir lavados. Além disso, no
processo por via húmida é necessário uma unidade de neutralização e uma unidade de separação de sólidos.
Uma variante especial do tratamento a húmido dos efluentes gasosos é o tratamento semi-húmido, em que, devido a uma menor
quantidade de água, a evaporação se torna possível. Em resultado disso, forma-se um resíduo sólido que reagiu antes com bastante eficiência e que pode ser separado através da utilização de um filtro. Este método requer temperaturas mais elevadas dos
efluentes gasosos de modo a manter temperaturas suficientemente elevadas no filtro após as perdas de energia devidas à evaporação. Os sistemas semi-húmidos têm a vantagem de consumir menos adsorventes, produzir menores quantidades de resíduos e
de ter uma maior eficiência de tratamento, mas requerem controlos de funcionamento mais complexos [2, VITO, 2003].
Efeitos cruzados
— maior consumo de água
— a produção de águas residuais de processo (em quantidades inferiores no caso dos sistemas semi-húmidos) resulta na
necessidade de proceder ao tratamento dessas águas
— consumo de electricidade relativamente elevado devido à queda de pressão ao longo das unidades
— os absorventes com carbonato reagem com os componentes ácidos dos efluentes gasosos para formar CO2.
Parâmetros de funcionamento
Para a remoção de HF, HCl e SOx através da lavagem húmida dos efluentes gasosos, normalmente utiliza-se cal como absorvente.
Neste caso, procede-se à atomização (secagem) numa coluna de atomização de uma solução de hidróxido de cálcio (leite de cal)
ou de uma suspensão de carbonato de cálcio em água. Normalmente o resíduo que se forma é um gesso ligeiramente impuro. É
atingível uma eficiência de tratamento de 99% para o HF, até 98% para o SO2, de 95% para o SO3 e até 95% para o HCl [2, VITO,
2003], [4, UBA, 2001].
Verifica-se a formação de fluoreto de sódio (NaF), sulfito de sódio (Na2SO3) e de cloreto de sódio (NaCl) no caso de se utilizar soda
(cáustica) como agente de sorção numa coluna em série. O resíduo resultante tem de ser eliminado depois da evaporação. A
eficiência de tratamento atingível com a utilizaçãode soda como agente de lavagem é de 98% para o HF, até 98% para o SO2, 96%
para o SO3 e até 98% para o HCl [4, UBA, 2001].
A corrosão é um problema que pode ocorrer com a lavagem húmida dos efluentes gasosos. Os gases que saem das torres de
lavagem estão saturados de água e podem causar corrosão ao arrefecer se se atingirem temperaturas inferiores ao ponto de
orvalho.
Além disso, estes gases frios dispersam-se mais lentamente na atmosfera e dão lugar a uma nuvem de humidade, daí que por
vezes seja aconselhável reaquecer os efluentes gasosos.
Aplicabilidade
Em princípio, os sistemas de tratamento a húmido dos efluentes gasosos podem ser aplicados em todos os subsectores da
indústria cerâmica. O recurso a processos por via húmida oferece uma alternativa aos sistemas de sorção a seco, em especial
nos casos em que estão presentes elevadas concentrações de SO2 nos efluentes gasosos e as instalações de sorção a seco não
conseguem alcançar baixas concentrações nos gases tratados. Na prática, contudo, a utilização de processos por via húmida é
fortemente limitada por causa dos seus maiores custos de investimento e de manutenção.
Os processos por via húmida oferecem uma alternativa em relação aos sistemas de tratamento a seco em especial nos casos
em que são emitidas simultaneamente elevadas concentrações de poluentes inorgânicos, p. ex., para um teor elevado de SO2,
acima dos 2500 mg/m3.
Aspectos económicos
Neste contexto, ver a Tabela 4.7. Também têm de ser tidos em conta os eventuais ciclos de vida mais curtos, causados pela
corrosão.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Fábrica Hallerndorf-Pautzfeld, Alemanha (fabrico de agregados de argila expandida) [26, UBA, 2005], [2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
151
Prevenção e Controlo
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de Tecnologia Prospectiva
4.3.4.5 Filtros de carvão activado
Descrição, benefícios ambientais obtidos, parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Os filtros de carvão activado só são apropriados para o tratamento de baixos caudais de efluentes gasosos (off-gases) com compostos orgânicos voláteis (COV), por exemplo, libertados como produtos de reacções voláteis pelo tratamento térmico de resinas,
em que as resinas são usadas como ligantes.
As partículas e as gotículas têm de ser eliminadas da corrente gasosa antes de esta passar pelo filtro de carvão. Enquanto que
alguns compostos orgânicos (p. ex., fenol e naftaleno) são retidos pelo carvão activado há outros que não são absorvidos eficazmente.
Os filtros de carvão activado são utilizados principalmente no processo de fabrico dos produtos refractários.
Efeitos cruzados
— maior quantidade de resíduos no caso de o carvão activado não poder ser regenerado e tiver de ser eliminado
— aumento do consumo de energia devido ao funcionamento do filtro de carvão activado.
Aspectos económicos
Custos elevados, em especial se os filtros de carvão activado não poderem ser regenerados e tiverem de ser eliminados.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.4.6 Depuradores biológicos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Os produtos das reacções voláteis, que são libertados pelo tratamento a quente das resinas utilizadas como ligantes na indústria
de refractários, no fabrico de algumas cerâmicas técnicas e de alguns abrasivos com ligante inorgânico, incluem o amoníaco, o
formaldeído e o fenol, que podem ser removidos dos efluentes gasosos utilizando líquidos de lavagem apropriados. A utilização
de um depurador biológico é uma variante em que o absorvente é regenerado. As condições necessárias são a solubilidade dos
poluentes na água e uma alimentação constante e contínua do depurador biológico.
Efeitos cruzados
— é possível verificar-se um acréscimo no consumo de água e nas águas residuais de processo
— aumento do consumo de energia devido ao funcionamento do depurador biológico.
Aplicabilidade
Os depuradores biológicos podem ser aplicados nos processos de fabrico de produtos refractários e também no fabrico de algumas cerâmicas técnicas, bem como de alguns abrasivos com ligante inorgânico.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[3, CERAME-UNIE, 2003], [14, UBA, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.5 Pós-combustão
Neste contexto, também se pode encontrar informação útil no BREF sobre a Gestão e o Tratamento de Águas Residuais e de
Efluentes Gasosos no Sector Químico.
4.3.5.1 Pós-combustão térmica
Descrição e benefícios ambientais obtidos
A incineração dos gases de carbonização dos COV fora do forno pode ser feita em termo-reactores, que contêm duas ou três
câmaras cheias de elementos cerâmicos ou de SiO2 com uma elevada capacidade de armazenar calor. Utiliza-se de preferência
no caso de valores de concentrações nos efluentes gasosos em “bruto” (sem tratamento) superiores a 100-150 mg COV/m3,
dependendo das características dos gases brutos (p. ex., temperatura, composição).
Os efluentes gasosos com COV passam através da primeira câmara e absorvem o calor ali armazenado. À medida que saem
da primeira câmara e entram no compartimento de incineração já se estão a aproximar da temperatura de incineração. No
compartimento de incineração são aquecidos ainda mais, até 750 a 800 ºC, com queimadores, de modo a que as substâncias
orgânicas sejam praticamente queimadas por completo. O CO presente nos efluentes gasosos é ainda oxidado para o CO2. Além
disso, desde que a temperatura seja de pelo menos 800 ºC e o tempo de residência de pelo menos 1,5 segundos, consegue-se a
destruição de 90% de quaisquer dioxinas presentes/formadas.
Ao saírem do compartimento de incineração, os gases quentes tratados passam de seguida através da segunda câmara, onde
perdem novamente a maior parte do seu calor. Os gases que foram arrefecidos deixam a segunda câmara e são descarregados
através da chaminé. Após um determinado período de tempo, quando a primeira câmara arrefeceu suficientemente e a segunda
câmara está suficientemente quente, o sentido do fluxo dos gases é invertido. A segunda câmara aquece então os gases por
tratar (gases brutos) e a primeira câmara arrefece os gases tratados.
No caso de haver uma terceira câmara no termo-reactor, esta é utilizada para evitar picos de emissões ao inverter o sentido do
fluxo dos gases. Depois de se inverter o sentido do fluxo dos gases, fazem-se passar pequenos volumes de ar de expulsão através
desta câmara para garantir que os gases por tratar não alcançam a chaminé.
A figura seguinte mostra um esquema de um sistema de pós-combustão térmica num termo-reactor (sistema de três câmaras)
[4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005].
Combustível
5
1. Dispositivo de pré-aquecimento (câmara 1)
2. Arrefecimento do gás depurado (câmara 2)
3. Escape (câmara 3)
4. Câmara de combustão
5. Queimador
4
1
2
5
3
Efluentes gasosos
Ar de escape
Efluentes gasosos
tratados
Figura 4.14 : Esquema de um sistema de pós-combustão térmica no interior de um termoreactor (sistema com três câmaras)
A figura seguinte apresenta a condução dos efluentes gasosos num sistema externo de pós-combustão térmica [4, UBA,
2001].
Saída do gás depurado
Gás quente para o secador
Permutador de calor
Combustível
Peças a cozer no forno
Zona de pré-aquecimento
Figura 4.15 : Percurso do gás de combustã num sistema de pós-combustão térmica externa
Tratamento térmico de
Efluentes gasosos
Zona
de cozedura
Zona
de arrefecimento
Ar
153
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Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
154
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Efeitos cruzados
— necessidade de mais combustível, pelo menos no início da operação (sistema de tratamento) e enquanto a concentração
de COV é inferior ao ponto de auto-ignição
— possibilidade de ocorrência de emissões adicionais de NOx.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Se as concentrações de COV e de CO forem suficientemente elevadas, a incineração é praticamente autotérmica. Neste caso,
não há necessidade de energia adicional para que o processo de incineração se mantenha. Esta situação sucede principalmente
no fabrico de tijolos muito porosos, em que se adicionam grandes quantidades de substâncias orgânicas formadores de poros à
mistura de matérias-primas.
Nos últimos anos, a utilização de termo-reactores tem vindo a aumentar na indústria de transformação de argila, em especial
no fabrico de blocos/tijolos isolantes, onde se adicionam substâncias orgânicas formadores de poros; e também para reduzir as
emissões de COV nos processos de fabrico de outros produtos cerâmicos, por exemplo, produtos refractários, cerâmicas técnicas e alguns abrasivos com ligantes inorgânicos. Comparativamente com os sistemas de incineração interna, estes sistemas
têm a vantagem de não interferir com o funcionamento normal do forno e de permitir que a corrente de efluentes gasosos seja
tratada na sua totalidade. No entanto, para o fabrico de agregados de argila expandida apresentam o inconveniente de terem um
elevado teor de água.
Em função da eficácia de tratamento pretendida, os termo-reactores são instalados com duas ou três câmaras. Nos sistemas
com duas câmaras é atingível uma eficiência de tratamento entre 94 e 97%, enquanto que nos sistemas com três câmaras se
consegue alcançar facilmente uma eficiência de tratamento superior a 99% [4, UBA, 2001].
Neste contexto, ver também a Tabela 3.6 relativamente às emissões dos processos de fabrico de tijolo e a Tabela 3.54 relativamente às emissões dos processos de fabrico das cerâmicas técnicas (abrasivos com ligante). Nestes processos de fabrico
utilizam-se pós-queimadores térmicos para o tratamento dos efluentes gasosos.
Aspectos económicos
Neste contexto, ver a Tabela 4.7.
— para se economizar em combustível procede-se à pós-combustão térmica dos COV e do CO de preferência com permutadores de calor regenerativos
— quanto menor a concentração de COV e de CO nos gases brutos (por tratar), maior a quantidade de energia adicional necessária para manter o funcionamento do termo-reactor e, por conseguinte, maior é o custo.
Motivações para a implementação
Exigências legais em combinação com técnicas de processamento eficaz de energia.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
Wienerberger Ziegelindustrie AG/Werk Hennersdorf, fábrica de tijolos, Áustria [1, BMLFUW, 2003], [2, VITO, 2003], [3, CERAMEUNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [14, UBA, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005], [32, TWG Ceramics, 2006]
4.3.5.2 Pós-combustão catalítica
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Nesta técnica de redução de COV, os poluentes orgânicos voláteis são oxidados ao fazer passar os efluentes gasosos por uma superfície catalítica que acelera a reacção de oxidação. O catalizador baixa a temperatura para a oxidação dos poluentes orgânicos
para valores entre 200 e 300 ºC. Utilizam-se principalmente catalizadores com componentes de óxidos de metais ou de metais
nobres (p. ex., Pd, Pt e Rh).
Efeitos cruzados
Os catalizadores irão provocar a oxidação imediata de SO2 em SO3, que é um composto mais tóxico e mais corrosivo.
Aplicabilidade
A oxidação catalítica é difícil de aplicar na indústria cerâmica porque os catalizadores utilizados são rapidamente contaminados
pelas impurezas presentes nos efluentes gasosos (p. ex., compostos de enxofre). Por conseguinte, a pós-combustão catalítica
emprega-se principalmente no tratamento de pequenos volumes de efluentes gasosos com um elevado teor de C total, que são
produzidos, por exemplo, quando se cozem produtos refractários e de cerâmica técnica especiais em pequenos fornos ou no
processo de secagem.
Motivações para a implementação
Exigências legais.
155
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.3.6 Exemplos de parâmetros de funcionamento, de eficácia, consumos e custos para diversas técnicas de lavagem dos
efluentes gasosos
A tabela seguinte mostra alguns exemplos de parâmetros de funcionamento, de eficácia, consumos e custos para diversas técnicas de lavagem dos efluentes gasosos [2, VITO, 2003] [30, TWG Ceramics, 2005]:
Técnica
Colunas de adsorção em série-filtro cascata
Valores das emissões
Adsorvente
SO2 <1500
mg/Nm³
CaCO3
modificado
até 99%
43 a 85%
80 – 85%
> 50%
100%
2,5
0
864
99
692
CaCO3
Eficiência
de tratamento
HF
SO2
SO3
HCl
Poeiras
Excesso de dosagem de adsorventeA
Consumo de água (m3/dia)B
Consumo de electricidade (kWh/dia)B
Custo do adsorvente (euros/tonelada)
Custos de investimento (euros 103)B, C
90% (até 99%)
8 – 20%
80%
50%
100%
2,5
0
641 – 864
59
228 – 278
A
SO2 <1500
mg/Nm³
CaCO3
modificado
até 99%
43 a 85%
80 – 85%
> 50%
100%
2,5
0
864
99
692
Tratamento a seco de efluentes gasosos por filtração
Ca(OH)2
NaHCO3
80 a 96%
7 a 80%
até 90%
10 a 85%
90 – 99%
1,35 – 2,00
> 95%
98 – 99%
98 – 99%
89%
99%
1200 – 2880
104
766 – 1081
Tratamento por via húmida
dos efluente gasosos
Água/Ca(OH)2
ou CaCO3
92 – 99%
20 a 98%
92 – 95%
50 a 95%
Soda
(cáustica)
98%
90 – 98%
94 – 96%
90 – 98%
100%
1,01 – 2,00
86 – 240
2352 – 4824
30 – 100
511 – 659
Isto significa: a relação entre a quantidade de adsorvente necessária na prática para se obter a eficiência de tratamento indicada
e a quantidade de adsorvente necessária em teoria (com base na estequiometria da reacção de adsorção).
B
O intervalo refere-se aos valores submetidos por quatro empresas convencionais.
C
Instalação e custos suplementares.
Tabela 4.5: Parâmetros técnicos, dados sobre a eficiência, os consumos e os custos para diversas técnicas de tratamento dos efluentes gasosos
As duas tabelas seguintes mostram a eficiência dos diferentes tipos de tratamentos de efluentes gasosos, em resultado das medidas integradas nos processos e das técnicas de fim de linha. As técnicas de fim de linha têm efeito principalmente na redução
de HF. As medidas integradas no processo apenas têm efeito na redução de SOx. Os exemplos também mostram a eficiência dos
tratamentos relativamente à dependência do teor de enxofre na argila [2, VITO, 2003] [30, TWG Ceramics, 2005].
Exemplo
1
2
3
4
Técnica
Lavagem a seco
de efluentes gasosos
por filtração
Argila com elevado
teor de enxofre
SOx>1500 mg/m3
Adição de matérias-primas com baixo teor
de enxofre e de cálcio
Ca(OH)2
até 96%
até 7%
0%
até 92%
Colunas de adsorção
em série - filtro cascata
Colunas de adsorção
em série - filtro cascata
Colunas de adsorção
em série - filtro cascata
Argila com elevado
teor de enxofre
SOx>1500 mg/m3
Adição de matérias-primas com baixo teor
de enxofre e de cálcio
CaCO3
até 96%
até 8%
até 18%
até 39%
Argila com elevado
teor de enxofre
SOx≥2500 mg/m3
Adição de matérias-primas com baixo teor
de enxofre e de cálcio
CaCO3
até 92%
até 20%
até 57%
até 80%
Argila com elevado
teor de enxofre
SOx≥2500 mg/m3
Adição de matérias-primas com
baixo teor de enxofre e de cálcio
e aditivos ricos em cálcio
CaCO3
até 83%
até 24%
até 22%
até 58%
Matérias-primas
Valores das emissões
Medidas integradas no processo
Adsorvente
Eficiência
de redução
HF
SOx
HCl
Poeiras
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Exemplo
5
6
7
8
Técnica
Lavagem a seco
de efluentes gasosos
por filtração
Argila com elevado
teor de enxofre
SOx>1500 mg/m3
–
Colunas de adsorção
em série - filtro cascata
Colunas de adsorção
em série - filtro cascata
Colunas de adsorção
em série - filtro cascata
Argila com baixo teor
de enxofre
SOx<500 mg/m3
–
Argila com baixo teor
de enxofre
SOx<500 mg/m3
–
Argila com baixo teor
de enxofre
SOx<500 mg/m3
–
Ca(OH)2
até 95%
até 34%
até 83%
0%
CaCO3
até 74%
0%
0%
até 37%
CaCO3
até 99%
até 76%
até 94%
até 83%
CaCO3
até 99%
até 63%
até 93%
até 44%
Matérias-primas
Valores das emissões
Medidas integradas no processo
Adsorvente
Eficiência
de redução
HF
SOx
HCl
Poeiras
Tabela 4.6: Eficiência das reduções relativamente à dependência do teor de enxofre na argila
Neste contexto, ver as Tabelas 3.8 e 3.9 relativamente aos respectivos parâmetros de funcionamento e concentrações de gases
brutos (por tratar) e tratados dos fornos de fabrico de blocos de argila (tijolo perfurado) e de tijolo face-à-vista [32, TWG Ceramics,
2006].
A Tabela 4.7 mostra alguns exemplos de custos de investimento, de manutenção e dos adsorventes, assim como de custos
operacionais relativos à redução de emissões, tais como partículas, compostos gasosos inorgânicos e orgânicos, com a utilização
de diversas técnicas de tratamento de efluentes gasosos. Contudo, esta informação não pode usada para comparar directamente
as técnicas individuais uma vez que os custos efectivos estão dependentes de factores como caudais, nível de controlo, valores
de concentrações nos efluentes gasosos em bruto, energia, etc. Ela tem por objectivo fornecer uma perspectiva geral do nível de
investimento que as diferentes técnicas envolvem [3, CERAME-UNIE, 2003], [2, VITO, 2003], [4, UBA, 2001], [30, TWG Ceramics,
2005], [32, TWG Ceramics, 2006].
Sistema/tipo de tratamento
Redução de poeiras
Filtro de mangas
/câmara de filtros
Aspiração central
Sistema de limpeza dos vagões do forno (em diferentes
modos de execução: bocal
fixo, bocal móvel, com báscula e ajustamento de nível)
Precipitador electrostático
Campo de
aplicação
Absorvente/
adsorvente
Áreas completas nas zonas
de produção,
preparação,
transporte,
armazenagem,
conformação,
transferência,
etc.
Áreas completas nas zonas
de produção,
preparação,
transporte,
armazenagem,
conformação,
transferência,
vagões do forno,
etc.
Vagões do forno
Redução de
poeiras para
grandes fluxos
de efluentes gasosos quentes
Redução de compostos gasosos inorgânicos
Sistema modular
Redução
Alvéolos
principalmente
de Ca(OH)2
de HF
Colunas de adsorção
Redução
CaCO3
em série - filtro cascata
principalmente
de HF
Colunas de adsorção
Redução princiAbsorvente
em série - filtro cascata
palmente de HF,
modificado/
HCl e SOx
fabricado
Colunas de adsorção
Redução princi- CaCO3 e absor/módulos em série
palmente de HF,
vente mod./
em contracorrente
HCl e SOx
fabricado
Sorção a seco com filtro
Redução
Ca(OH)2 de
de mangas (sistema de fly
principalmente
diferentes
stream)
de HF, HCl e
qualidades
SOxRedução de
partículas
Sorção a seco com filtro
Redução
Ca(OH)2 de
de mangas (sistema de fly
principalmente
diferentes
stream) com condicionamende HF, HCl e
qualidades (com
to do produto da reacção
SOx Redução de
pouca água
partículas
adicionada)
Depuradores húmidos
Redução princiÁgua
palmente de HCl
alcalina
e SOx
Redução dos compostos orgânicos gasosos
Pós-combustão térmica
Redução
num termo-reactor (externo)
de COV
Carbonização interna
Redução
dos gases de combustão
de COV
Dimensões/
caudais comuns na
indústria cerâmica
(Am3/h)1
Estimativa do
investimento
(euros)
De 900 a 70 000
6000 – 150 000
(dependendo da
dimensão e da
quantidade das
condutas)
De 900 a 1000
25000 – 65 000
(dependendo da
quantidade das
condutas)
De 8000 a 30 000
40 000
– 200 000
(dependendo
da dimensão
e do modo de
execução)
1 000 000
– 3 000 000
Até 100 000
Manutenção
(euros/ano)
Custo dos sorventes
(euros/ tonelada)
(euros/ano)
Custos operativos (euros/
tonelada)
0,03 – 0,1
0,1 – 0,2
Débitos
bastante baixos
45 000
– 100 000
~500
~46 000 euros/ano
2500 a 140 000
(sem limite inferior
ou superior)
2500 a 140 000
(sem limite inferior
ou superior)
2500 a 140 000
(sem limite inferior
ou superior)
2500 a 140 000
(sem limite inferior
ou superior)
40 000
– 500 000
~2000
40 000
– 500 000
~2000
80 000
– 800 000
~2500
80 000
– 1 000 000
~4000
30 – 55 Euros/t
(entregue) 4000 – 30000
Euros/ano
95 – 110 euros/t
(entregue) até 60 000
euros/ano
30 – 55 euros/t (entregue), 95 – 110 euros/t
(entregue)
95 – 110 euros/t (entregue) 8000 – 45 000
euros/ano
2500 a 140 000
(sem limite inferior
ou superior)
200 000
– 1 600 000
~6500
95 – 110 euros/t (entregue) 8000 – 45 000
euros/ano
2500 a 140 000
(sem limite inferior
ou superior)
400 000
– 2 000 000
até 8000
95 – 110 euros/t (entregue) 8000 – 45 000
euros/ano + água
10 000 – 50 000
180 000
– 420 000
42 000
– 300 000
500 – 4500
23 400
– 4800
107 500
– 130 700
107 500
– 130 700
500 – 8000
Nota: Na coluna «Dimensões/caudais comuns» e na coluna «Estimativa de investimento» são apresentados intervalos. É razoável
assumir que os valores mais baixos de m3 reais/h correspondem aos valores mais baixos para o investimento e que os valores mais
altos de m3 reais/h correspondem aos valores mais altos para o investimento. O acréscimo dos valores mais baixos para os mais altos
não é linear, normalmente quanto mais m3 reais/h são tratado mais barato fica o investimento por m3 reais.
1)
Os valores dos caudais são apresentados em «m3 reais» (por oposição aos m3 normais, em condições normais), uma vez que são os
efluentes gasosos reais que têm de ser tratados.
Tabela 4.7: Custos relativamente à redução de partículas e de compostos inorgânicos e orgânicos gasosos através de diferentes técnicas de redução
157
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4.4 Águas residuais de processo
4.4.1 Utilização de água como matéria-prima
A água é uma matéria-prima muito importante na indústria cerâmica, mas a quantidade utilizada varia bastante em função dos
sectores e dos processos. A água acrescentada directamente à mistura utilizada para o corpo cerâmico não traz nenhum problema em termos de águas residuais, uma vez que é posteriormente evaporada durante as fases de secagem e de cozedura. As
águas residuais de processo são produzidas principalmente na lavagem e suspensão das matérias argilosas em água corrente
durante as fases do processo de fabrico.
4.4.2 Utilização de água como veículo de permutação de calor
A água desempenha esta função ao arrefecer sistemas hidráulicos, compressores, etc. A água utilizada para este fim deve ser
limpa e com baixa dureza para evitar a formação de calcário nos permutadores de calor e pode ser usada em circuitos fechados
depois de simples operações de arrefecimento e/ou limpeza e, por conseguinte, o consumo de água corresponde à quantidade de
água que se evapora. Uma vez que, na maioria dos casos, a água nos circuitos fechados para operações de arrefecimento é quimicamente condicionada para evitar a corrosão ou a fermentação de matéria orgânica, normalmente não é possível tratar estas
águas com as águas residuais de produção (neste contexto, ver também o BREF sobre os Sistemas de Refrigeração Industrial).
4.4.3 Utilização de água como agente de tratamento
A água também é utilizada nos processos de tratamento dos efluentes gasosos (sistemas de tratamento por via húmida dos
efluentes gasosos e separadores húmidos de poeiras). Nestes sistemas, as águas residuais de processo recicladas podem ser
utilizadas depois de sujeitas a um simples processo físico de tratamento (decantação com ou sem tratamento químico prévio),
podendo voltar a circular ou ser novamente tratadas.
4.4.4 Utilização de água como agente de limpeza
A água é usada para limpar as instalações, em especial as unidades de preparação de matérias-primas (preparação de pastas),
moldes e outras unidades de conformação, linhas de vidragem, engobagem e outras unidades de decoração. A limpeza é a operação em que se consome mais água e que requer uma gestão adequada para se conseguir poupar água e evitar águas residuais
de processo. O consumo de água pode ser reduzido se a água for tratada e reutilizada várias vezes na limpeza.
4.4.5 Objectivos e soluções para a redução das águas residuais de processo (emissões e consumo)
Os objectivos para o tratamento das águas provenientes dos processos de fabrico cerâmico envolvem a redução do consumo
de água e a produção do mínimo de emissões das águas residuais de processo. A concretização destes objectivos passa pela
aplicação de medidas de optimização dos processos e por sistemas de tratamento das águas residuais de processo.
4.4.5.1 Optimização dos processos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
É fundamental minimizar o consumo de água e para alcançar esse objectivo podem implementar-se as seguintes medidas de
optimização dos processos:
— intervir nos circuitos de água, instalar válvulas automáticas para evitar fugas quando a água já não é necessária
— instalação de um sistema de alta pressão na fábrica para efeitos de limpeza (ou equipamento de lavagem de alta pressão)
— passagem dos sistemas de tratamento a húmido dos efluentes gasosos (off-gases) para sistemas alternativos sem consumo de água (tratamento através de sistemas de tratamento a seco dos efluentes gasosos (off-gases), ver Secções 4.2.3 e
4.3.4)
— instalação de sistemas in situ de recolha dos resíduos da vidragem
— instalação de sistemas de transporte de barbotinas por condutas
— separar a recolha das águas residuais de processo de diferentes fases do processo
— reutilização das águas residuais de processo na mesma etapa do processo, em particular a reutilização repetida da água de
lavagem depois de efectuado o tratamento adequado.
Efeitos cruzados
Nada a referir.
Parâmetros de funcionamento
A solução óptima envolve a reutilização das águas residuais de processo na mesma etapa do processo. Para determinar a quantidade máxima de águas residuais de processo susceptíveis de serem reutilizadas na fábrica e para conceber as respectivas
soluções pode estabelecer-se um balanço hídrico (designado «fluxo de massa») que indique todos os pontos produtores de águas
residuais de processo, as quantidades produzidas e todas as formas e locais possíveis de as re-utilizar.
Neste contexto, a tabela seguinte mostra a taxa de reciclagem das águas residuais de processo atingível nos diferentes subsectores da indústria cerâmica. Os dados correspondem às taxas médias e às taxas mais elevadas obtidas por sector na Alemanha
relativamente às águas residuais de processo produzidas [4, UBA, 2001].
Sector
Azulejos e ladrilhos
Louça utilitária e decorativa
Louças sanitárias
Média
70 – 80%
n.d.
30 – 50%
159
Taxa máxima
100%
50%
50%
Tabela 4.8: Taxas de reciclagem atingíveis nas águas residuais de processo em diferentes sectores da indústria cerâmica
Registam-se taxas variáveis de reciclagem atingíveis nas águas residuais de processo relativamente à água necessária para o
fabrico de diferentes tipos de azulejos e ladrilhos: de 10% (grés não vidrado) a 70% (mosaico vidrado por monocozedura e grés
vidrado) [6, Timellini, 2004].
As taxas de reciclagem e reutilização das águas residuais de processo são obtidas através de uma combinação de medidas de
optimização dos processos e da utilização de sistemas de tratamento das águas residuais de processo, mencionados na Secção
4.4.5.2.
Aplicabilidade
As medidas de optimização dos processos para minimizar o consumo de água podem aplicar-se em todos os subsectores da
indústria cerâmica.
Aspectos económicos
Depende da medida/tarefa relacionada com o caso individual particular, mas normalmente a minimização do consumo de água
leva à redução dos custos com a água captada/rede.
Motivações para a implementação
Economizar nos custos através da condução dos processos de forma eficaz.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [10, Navarro, 1998], [13, SYKE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.4.5.2 Sistemas de tratamento das águas residuais de processo
Neste contexto, também se pode encontrar informação útil no BREF sobre a Gestão e o Tratamento de Águas Residuais e de
Efluentes Gasosos no Sector Químico.
Descrição e benefícios ambientais obtidos
Os principais sistemas de tratamento das águas residuais de processo são os seguintes:
Homogeneização: utilizam-se tanques de homogeneização para obter uma composição consistente (regular) da água a ser
tratada e para suprimir, na medida do possível, problemas relacionados com variações nos seus constituintes. A utilização destes
tanques produz melhorias em todos os tratamentos posteriores, uma vez que a homogeneidade resultante facilita o controlo das
adições de produtos e a consistência (regularização) nas instalações onde decorre o funcionamento.
Arejamento: trata-se de um processo físico que se utiliza frequentemente no tratamento de água para diversos fins, como a oxidação dos materiais para facilitar a floculação, oxigenação dos compostos orgânicos presentes nas águas residuais de processo,
eliminação de odores, etc. O equipamento de arejamento pode incluir agitadores ou turbinas de superfície.
Sedimentação (decantação): consiste na separação parcial, por gravidade, das partículas sólidas de um líquido. Existem vários
tipos de tanques de decantação, que podem ser rectangulares, redondos ou laminares .
Filtração: consiste na separação das matérias em suspensão de um líquido, fazendo passar a suspensão através de um meio
poroso que retém as matérias sólidas e deixa passar o líquido. Os tipos de filtros usados na indústria cerâmica são os filtros em
profundidade (in-depth filters), os filtros de pressão (filtro-prensa) e os filtros de vácuo rotativos.
Absorção por carvão activado: este tratamento tem por base a capacidade do carvão em absorver facilmente as moléculas
orgânicas presentes na água. Trata-se de um sistema bastante apropriado para a remoção de substâncias orgânicas não biodegradáveis.
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Precipitação química: trata-se de um processo destinado a eliminar diferentes elementos dissolvidos fazendo-os precipitar sob
a forma de compostos insolúveis, usando reagentes como a cal.
Coagulação e floculação: o objectivo deste tratamento é fragmentar as suspensões coloidais e produzir a aglomeração das
partículas através, por exemplo, da utilização depoli-electrólitos e/ou da combinação de cal e sais metálicos.
Troca iónica e osmose invertida: estes processos servem para remover o boro da água de lavagem proveniente das secções
de vidragem e de aplicação. A osmose inversa também se utiliza para reduzir a quantidade das descargas de águas residuais de
processo.
A aplicação destas medidas individualmente ou em combinação permite obter reduções significativas de emissões de águas
residuais de processo e diminuir o consumo de água (ver também a Tabela 4.8).
Efeitos cruzados
Os resíduos da sedimentação/filtração devem ser eliminados no caso de não haver possibilidade de os reutilizar (em especial se
forem usados agentes de floculação, precipitação ou absorção).
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Os sistemas de tratamento das águas residuais de processo podem ser aplicados em todos os subsectores da indústria cerâmica, mas deve ter-se em conta a tarefa em causa:
— no caso de as águas residuais de processo serem reutilizadas no processo de preparação de pasta, em princípio não é
necessário qualquer tratamento, mas deverá usar-se um tanque de homogeneização para garantir que as características
permanecem o mais homogéneas possível
— no caso de a água ser para reutilizar na lavagem das instalações, a qualidade da água deve ser maior, pelo que é necessário
efectuar a sedimentação, seguida de arejamento, com ou sem tratamento químico posterior para remover os odores
— as águas residuais de processo em excesso e que têm de ser descarregadas para o exterior requerem normalmente uma
combinação de floculação, sedimentação e filtração. Além disso, de seguida procede-se à osmose inversa para reduzir a
quantidade de águas residuais de processo descarregadas.
A título de exemplo, a figura seguinte mostra um diagrama de fluxo de uma estação de tratamento de águas residuais de processo de um fabricante de porcelana de mesa e que consiste numa combinação das operações unitárias de tratamento de águas
residuais de processo acima referidos [4, UBA, 2001].
Tanque de homogeneização e amortecedor
Reactor
de floculação
Produção
da porcelana
Decantador para
separação de sólidos
Filtrato
Filtro-prensa de câmara para desidratação
das lamas por filtração
Bolo de filtração
Sólidos
Água subterrânea
Descarga de resíduos
Filtro de areia para
filtração profunda
Filtros de PP para
filtração avançada
Filtrado permeado
Membrana composta
para osmose inversa
Figura 4.16 : Esquema de uma estação de tratamento das águas residuais de processo
Concentrado
Drenagem das águas
residuais de processo
Neste contexto, ver a Tabela 3.38, que mostra a análise correspondente das águas residuais de processo relativamente a várias
operações unitárias de tratamento, e a Tabela 3.39, que mostra uma análise das águas residuais de processo de uma fábrica de
cerâmica doméstica, em que o tratamento das águas é efectuado através de um processo químico de precipitação.
161
Ver também a Tabela 3.49, que mostra a análise das águas residuais de processo tratadas de um processo de fabrico de cerâmicas técnicas (isolante eléctrico), em que o tratamento das águas residuais de processo é efectuada por floculação, separação
com um espessante com placas deflectoras e filtração com um filtro prensa, enquanto que a Tabela 3.50 ilustra as concentrações
de poluentes das águas residuais de processo de uma fábrica de isoladores eléctricos após a floculação, mas sem filtração.
Prevenção e Controlo
Integrados da Poluição
Documento de Referência
sobre as Melhores Técnicas
Disponíveis na Indústria
Manufactureira Cerâmica
Aspectos económicos
No caso de as águas residuais de processo terem de ser descarregadas para o exterior, o cumprimento dos limites especificados
na legislação em vigor requer a combinação de várias etapas de tratamento (operações unitárias) dispendiosas que incluem
a sedimentação, a precipitação química, a floculação e um processo final com base ou na troca iónica ou na osmose inversa,
conforme foi mencionado acima.
Na eventualidade de a água tratada dos sistemas de tratamento de águas residuais de processo poder ser reutilizada, é possível
reduzir os custos com a “água fresca”. A combinação de medidas de reciclagem/reutilização das águas residuais de processo
com medidas de optimização dos processos para a minimização do consumo de água permite economias nos custos associados
com a eliminação dos resíduos provenientes dos tratamentos referidos (ex. lamas da ETARI).
Motivações para a implementação
— exigências legais
— economizar no consumo de água e de matérias-primas.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[1, BMLFUW, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [10, Navarro, 1998], [13, SYKE, 2004], [23, TWG Ceramics,
2005], [30, TWG Ceramics, 2005], [31, Probst, 2005]
4.5 Perdas de processo/resíduos
4.5.1 Lamas resultantes do fabrico de produtos cerâmicos
4.5.1.1 Sistemas de reciclagem de lamas
Descrição e benefícios ambientais obtidos
A reciclagem consiste na reutilização das lamas nas pastas cerâmicas, conforme se verifica com as suspensões aquosas e as
barbotinas que contém materiais cerâmicos, por exemplo, para o fabrico de pavimento e revestimento (azulejos e ladrilhos), ver
também as Secções 2.3.5 e 3.3.5.
Os sistemas de reciclagem de lamas podem ser facilmente implementados nas instalações de preparação das matérias-primas
por moagem por via húmida, uma vez que as lamas podem ser utilizadas directamente sem necessidade de tratamento posterior; ou pela sua sujeição a simples tratamentos físicos ou físico-químicos, com a vantagem suplementar de ser possível utilizar
a água que elas contêm como água de moagem. No caso de se recorrer a um processo de preparação de pasta por via seca,
apesar de a adição de lamas não constituir qualquer problema, a gestão é mais complexa uma vez que as lamas têm de ser secas
previamente.
A figura seguinte mostra o esquema de uma instalação de reciclagem de lamas de uma fábrica de pavimento e revestimento (processo por via húmida) [4, UBA, 2001]. As lamas são bombeadas do reservatório de armazenamento de lamas para uma unidade
de peneiração em duas fases. De seguida, passam através de um filtro de desferrização, seguindo depois para um reservatório de
pré-bombagem com uma capacidade de 3 m3. Daí, as lamas são bombeadas para dois reservatórios tampão de 200 m3 cada um,
que são alimentados alternadamente. Após uma verificação das características das lamas e de se obter um resultado satisfatório,
as lamas vão para o reservatório principal de armazenamento, que tem uma capacidade de 400 m3. As lamas cerâmicas são
transportadas semi-automaticamente do reservatório principal de armazenamento para reservatórios de distribuição, a partir dos
quais se faz a alimentação dos moinhos de tambor para os diferentes lotes.
162
COMISSÃO EUROPEIA
DIRECÇÃO-GERAL
JRC CENTRO DE
INVESTIGAÇÃO CONJUNTA
Instituto de Estudos
de Tecnologia Prospectiva
Armazenamento da lama
Contentores adequados
Dispositivo de peneiração
Filtro de desferrização
Bacia
amortecedora
Armazenamento de pré-bombagem
Bacia de
armazenamento
Moinho de bolas
Figura 4.17 : Esquema de uma instalação de reciclagem de lamas
Ao instalar um sistema de reciclagem de lamas não só se obtém uma redução no consumo de matérias-primas e de água, mas
também uma redução nas descargas poluentes para o ambiente.
Efeitos cruzados
Se as lamas tiverem de ser secas para serem reutilizadas, haverá aumento do consumo de energia. Também é preciso ter em
conta as eventuais consequências negativas do facto de os poluentes provenientes de uma determinada fase do processo ou
de uma determinada secção da fábrica, como, por exemplo, a preparação e aplicação do vidrado, serem introduzidos numa fase
ou secção diferente, como, por exemplo, a preparação das pastas cerâmicas. O controlo das emissões gasosas e das águas
residuais de processo constitui uma solução adequada para evitar essas consequências negativas.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
A quantidade de lamas produzidas numa fábrica de azulejos e ladrilhos varia de 0,09 a 0,15 kg/m2 de produto acabado seco
(base seca), o que representa 0,4 a 1% (kg lamas secas/kg corpo cerâmico) para um produto com um peso específico de 15
a 20 kg/m2. Se todas as lamas provenientes do tratamento das águas residuais produzidas no processo forem reutilizadas no
processo de preparação de pasta, a adição em relação às matérias-primas dos corpos cerâmicos será então de cerca de 0,4 a
1,0% sobre uma base seca. Constatou-se que a adição de 1 a 1,5% de lamas às pastas cerâmicas preparadas para o fabrico de
ladrilhos normalmente não afecta o comportamento dos produtos durante o processo de fabrico [10, Navarro, 1998], [32, TWG
Ceramics, 2006].
Por conseguinte, tanto em termos de balanço de massa como da alteração de comportamento resultante, a incorporação total
das lamas nos processos de moagem por via húmida é tecnicamente exequível e facilita a gestão do processo.
No caso dos processos por via húmida em que a secção de preparação de pasta cerâmica fica em instalações independentes
(ciclo parcial), ou fica separada das instalações de produção, as lamas podem ser transportadas por estrada. As suspensões
aquosas e as lamas podem ser transportadaspor camiões-cisterna ou por condutas.
A utilização de lamas que contêm resíduos de vidrados (vidros) na forma de elementos constituintes do vidrado (vidro) poderia
ser uma opção apropriada. No entanto, o principal inconveniente neste processo é o carácter significativamente heterogéneo da
composição das lamas ao longo do tempo, devido à diversidade dos vidros que normalmente, na maior parte das empresas, são
utilizados na mesma altura na produção. Além disso, estas lamas não podem ser o único constituinte do vidrado, sendo consideradas antes como aditivo (p. ex., utilizadas como agente de fluxo). Apesar de em alguns casos poder ser uma boa solução, em
particular se apenas um ou poucos vidros diferentes forem utilizados, o recurso a este tipo de lamas na preparação de vidros não
pode ser considerado como uma solução geral.
Por conseguinte, a reutilização das lamas não é aplicável em todos os casos. No caso de haver critérios especiais em termos de
qualidade ou de desempenho, as lamas só são reutilizáveis noutros produtos que não esses (ver Secção 4.5.1.2).
Aspectos económicos
A reciclagem/reutilização das lamas permite evitar – e, portanto, poupar – os custos com a eliminação.
Motivações para a implementação
Economizar nos custos ao poupar no consumo de matérias-primas e de água e ao evitar resíduos.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [6, Timellini, 2004], [10, Navarro, 1998], [13, SYKE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005],
[32, TWG Ceramics, 2006]
4.5.1.2 Reutilização de lamas noutros produtos
Descrição e benefícios ambientais obtidos
As lamas podem ser reutilizadas em subsectores da indústria cerâmica diferentes daqueles em que as lamas são produzidas,
uma vez que essa operação pode implicar soluções tecnicamente interessantes ou economicamente vantajosas. Por exemplo, as
lamas provenientes do fabrico de louça utilitária ou decorativa doméstica ou de louças sanitárias podem servir de matérias-primas
ou de aditivos no fabrico de blocos de argila e no de agregados de argila expandida.
Isto permite, por um lado, evitar resíduos e, por outro, economias ao nível das matérias-primas.
Efeitos cruzados
Se as lamas tiverem de ser secas para serem reutilizadas, haverá aumento do consumo de energia. Também é preciso ter em
conta as eventuais consequências negativas do facto de os poluentes provenientes de uma determinada fase do processo, ou de
uma determinada secção da fábrica ou mesmo de um determinado subsector da indústria, como, por exemplo, a preparação e
aplicação do vidrado (vidro) no fabrico de louça doméstica, serem introduzidos numa fase, secção ou sector diferente, como, por
exemplo, a preparação de matérias-primas numa fábrica de tijolos. O controlo das emissões gasosas e das águas residuais de
processo constitui uma solução adequada para evitar essas consequências negativas.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Se as lamas forem reutilizadas no fabrico de materiais de construção, devem ser tidas em conta as temperaturas de fusão dos
vidros que fazem parte das lamas, assim como das propriedades de fluxo, uma vez que podem afectar as propriedades do produto.
Aspectos económicos e motivações para a implementação
Economizar ao diminuir nos custos das matérias-primas e nos custos de eliminação de resíduos.
Exemplos de fábricas e literatura de referência
[3, CERAME-UNIE, 2003], [13, SYKE, 2004], [22, SYKE, 2004], [23, TWG Ceramics, 2005]
4.5.2 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Esta secção trata das possibilidades de redução dos resíduosque ocorrem nas várias fases dos processos de fabrico dos produtos
cerâmicos. As instalações/técnicas geradoras de perdas de processo já foram abordadas neste documento, por exemplo, nos
Capítulos 2 e 4 aquando da abordagem das técnicas de redução de poeiras.
4.5.2.1 Considerações gerais relativas à reutilização das perdas de processo sólidas como matérias-primas
As poeiras recolhidas durante as cargas, descargas, transporte, manuseamento e processamento mecânico das matérias-primas
normalmente podem ser reutilizadas como matérias-primas. Por exemplo, no armazenamento das matérias-primas, todas as
poeiras dos filtros podem ser reintroduzidas directamente no processo de produção ou no silo, desde que se utilize um filtro no
topo do silo para a aspiração e tratamento do ar. Mas, no caso de estar a funcionar uma unidade central de despoeiramento, essa
reintrodução directa pode não ser possível por causa da mistura de diferentes matérias-primas.
Além disso, as perdas de processo que são geradas antes da cozedura normalmente podem ser reutilizadas como matérias-primas através da sua mistura às matérias-primas. Os cortes, os moldes de gesso usados e também as poeiras são as principais
perdas de processo produzidas pelo processo de conformação. As peças cortadas na prensa (excesso de material) são frequentemente empurradas da zona da prensagem, recolhidas sob a prensa e reintroduzidas directamente na zona de armazenamento
de material da prensa. Além disso, as poeiras ou as peças cortadas são com frequência reintroduzidas como componentes da
mistura na conformação de barbotinas ou nas pastas de grés. Os moldes de gesso usados podem ser reutilizados na indústria
cimenteira ou parcialmente, depois da moagem e da crivagem, na indústria de fertilizantes.
As partículas/poeiras provenientes de um sistema de tratamento dos efluentes gasosos só podem ser reutilizadas sob certas circunstâncias, uma vez que estas poeiras podem conter elevadas concentrações de enxofre e de fluoretos. Ao serem adicionadas
à mistura de matérias-primas, estas partículas podem provocar um aumento das emissões de HF e de SOx durante o processo de
cozedura. Além disso, as poeiras provenientes de um sistema de tratamento dos efluentes gasosos podem conter partículas de
um adsorvente como o calcário – por exemplo, se se utilizar um sistema de adsorção com calcário – que afecta as propriedades
do produto. Por conseguinte, a condução separada das diferentes correntes de efluentes gasosos (off-gases) facilita a utilização
(ou re-utilização) das poeiras das perdas de processo. No fabrico de agregados de argila expandida, as poeiras geradas podem
ser recicladas (ou re-utilizadas) na maioria dos casos.
163
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O gesso produzido durante o tratamento dos efluentes gasosos, em particular no fabrico de agregados de argila expandida ou de
tijolos e telhas, não pode ser reutilizado no processo, mas é usado na indústria cimenteira como regulador de endurecimento. Os
materiais que não podem ser reciclados ou re-utilizados internamente saem da fábrica para serem usadas noutras indústrias ou
para alimentar instalações externas de reciclagem ou de eliminação de resíduos.
Os produtos cozidos que não estão em condições de ser vendidos (peças partidas – caco cerâmico) e os auxiliares de cozedura
partidos, assim como o material refractário partido, podem em certos casos ser reutilizados como matérias-primas depois de
serem moídos. As peças partidas que não podem ser reutilizadas no processo podem, por vezes, ser usadas como matériasprimas noutras indústrias, por exemplo, os abrasivos com ligante inorgânico danificados são usadas como material refractário
nas fornalhas de fabrico de aço ou como material de enchimento na construção de estradas. Os tijolos partidos (caco) podem ser
usados, por exemplo, como substratos para telhados, campos de ténis ou como agregados para betões especiais.
Comparativamente com o depósito de resíduos em aterros, a reutilização das perdas de processo sólidas representa:
— uma redução das matérias-primas usadas
— uma redução dos poluentes libertados para o ambiente
— a reutilização das perdas de processo sólidas permite evitar – e, portanto, poupar – os custos com a eliminação e também
alguns custos com matérias-primas.
[2, VITO, 2003], [3, CERAME-UNIE, 2003], [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics, 2005], [26, UBA, 2005], [28, Schorcht, 2005]
4.5.2.2 Considerações gerais sobre moldes de gesso, auxiliares de cozedura e peças partidas – evitar/substituir/reduzir
A aplicação de técnicas modernas no processo de conformação apresenta um potencial considerável para evitar resíduos. Processos como a conformação de barbotinas em moldes de gesso podem ser substituídos por unidades de conformação de barbotinas à pressão com moldes de polímeros (resina). Este método permite evitar a utilização de moldes de gesso, economizar até 20%
em matérias-primas e reduzir as lamas geradas. A utilização de prensas isostáticas com moldes de polímeros também evita o
recurso a moldes de gesso. Nalguns subsectores, por exemplo, no fabrico de telhas, é possível utilizar moldes metálicos fechados
em vez de moldes de gesso abertos. No entanto, só é possível substituir os moldes de gesso no caso de se construir uma nova
unidade de conformação ou se a antiga for completamente renovada, solução que fica cara e que por isso é difícil de levar a cabo,
sobretudo para empresas com um baixo volume de actividade. Nalguns casos podem surgir problemas ao nível da qualidade por
causa da utilização de moldes de gesso, uma vez que estes têm tendência para provocar arestas vivas. Além disso, os moldes
metálicos têm uma taxa de extracção da águada argila durante a conformação que é bastante inferior à dos moldes de gesso.
Também se pode reduzir a quantidade de moldes de gesso utilizados (resíduos) ao aumentar a duração da vida útil dos moldes
de gesso. A utilização de misturadores de gesso automáticos e de misturadores de gesso a vácuo permite a produção de moldes
de gesso mais duros, o que aumenta duas a três vezes a vida útil dos moldes. Contudo, por exemplo, no processo de prensagem
húmida utilizado para as telhas de argila, normalmente não é possível aumentar a dureza do gesso. É preciso encontrar o melhor
compromisso entre a porosidade e a dureza da superfície a fim de cumprir os critérios de remoção da água e de resistência ao
desgaste.
Nos processos de cozedura também existem medidas que permitem evitar directamente a produção de resíduos graças ao recurso a técnicas modernas. Se, em vez da cozedura em fornos de campânula ou de túnel, forem utilizados sistemas de cozedura
rápida como os fornos de rolos, pode reduzir-se a quantidade de auxiliares de cozedura (usados), mas neste contexto tem de se
ter conta que a duração dos auxiliares de cozedura que depende da temperatura (que normalmente é mais elevada nos fornos de
rolos) e do manuseamento (que é mais frequente na cozedura rápida, uma vez que o tempo de cozedura é menor). Por outro lado,
a cozedura rápida produz uma maior quantidade de produtos cerâmicos rejeitados (cacos) – por exemplo, telhas – quando a forma
é complexa, uma vez que é mais apropriada para produtos planos e, por isso, não é aplicável em todos os casos.
A percentagem de peças partidas no processo de cozedura (caco) pode ser reduzida através do controlo electrónico preciso
da curva de cozedura e da optimização da forma como são dispostos os produtos a cozer [4, UBA, 2001], [23, TWG Ceramics,
2005].
4.6 Considerações gerais relativas ao ruído
Esta secção trata das possibilidades de redução do ruído produzido nas várias fases dos processos de fabrico dos produtos cerâmicos. Por um lado, alguns equipamentos/secções geradoras de ruído já foram abordadas neste documento e, por outro, muitos
aspectos relacionados com o ruído não são propriamente específicos de um determinado sector.
Pode conseguir-se uma redução das emissões de ruído através da aplicação de medidas directamente na fonte do ruído. As
principais fontes de ruído são, por exemplo, os sistemas pneumáticos de limpeza dos filtros, os compressores, os motores das
secções de preparação, assim como as unidades de manuseamento. A protecção contra o ruído pode conseguir-se através do
confinamento da unidade geradora de ruído ou da construção de paredes para proteger do ruído. As paredes duplas ou os painéis
duplos são bastante eficazes porque, além do mais, o ar entre a primeira e a segunda parede garante um maior nível de protecção
contra o ruído.
As medidas acima referidas não são eficazes para reduzir as vibrações e o ruído produzidos em várias instalações (por exemplo,
instalações de prensagem, moagem e mistura), daí que a transmissão das vibrações e do ruído tenha de ser evitada através do
isolamento das vibrações. Suspensões metálicas, ligações borracha-metal e componentes em feltro, borracha e cortiça, assim
como o isolamento contra as vibrações com uma camada de betume em toda a base de assentamento ou sob cada motor,
constituem medidas eficazes para reduzir as vibrações e o ruído. Outras medidas para a redução das emissões sonoras são a
utilização de silenciadores na fonte do ruído e a substituição de ventiladores de rotação rápida por ventiladores maiores de rotação
mais lenta.
Se as medidas acima referidas não poderem ser aplicadas e no caso de também não ser possível mudar a localização das unidades geradoras de ruído, é necessário implementar medidas secundárias de protecção contra o ruído – frequentemente ao nível do
próprio edifício. Estas medidas passam por paredes mais grossas e isolamento acústico das janelas (janelas com vidros duplos,
o que também contribui para economizar nos custos com o aquecimento), que devem manter-se fechadas durante as operações
geradoras de ruído. Neste contexto, tem que se referir, porém, que a necessidade de fechar as janelas implica frequentemente a
instalação de sistemas de ventilação (caros e consumidores de energia) para assegurar as devidas condições no local de trabalho. Além disso, outra medida possível é a reorientação das janelas, portas e instalações exteriores geradoras de ruído de modo
a que fiquem na direcção oposta à das zonas residenciais adjacentes.
A forma de trabalhar dos colaboradores também tem efeito nas emissões de ruído. As portas devem estar fechadas no caso de
não haver uma necessidade constante de passagem e a condução cuidadosa de camiões e de empilhadores no local também
reduz a emissão de ruído. Para além disto, os trabalhos com maior intensidade de ruído devem ter horários limitados, p. ex., a
descarga de peças partidas (caco) ou a utilização de empilhadores ao ar livre a partir do fim da tarde e à noite deve ser evitada.
A redução do ruído passa também pela manutenção regular das unidades através da lubrificação, assim como pela substituição
atempada dos silenciadores [4, UBA, 2001].
Uma vez que o motivo da aplicação de uma medida de protecção contra o ruído normalmente é uma exigência legal (protecção
da vizinhança ou do local de trabalho), do ponto de vista económico trata-se principalmente de uma questão de custos, sobretudo
se implicar medidas de construção.
4.7 Instrumentos de gestão ambiental
Descrição
O melhor desempenho ambiental é normalmente conseguido através da utilização da melhor técnica e do seu funcionamento da
maneira mais eficaz e eficiente possível. A Directiva IPPC reconhece-o ao definir «técnicas» como «tanto as técnicas utilizadas
como o modo como a instalação é projectada, construída, conservada, explorada e desactivada».
Para as instalações IPPC, um Sistema de Gestão Ambiental (SGA) é um instrumento que os operadores podem utilizar de forma
sistemática para tratar das questões de projecto, construção, manutenção, exploração e desactivação. Um SGA abrange a estrutura organizativa, as responsabilidades, práticas, procedimentos, processos e recursos para desenvolver, implementar, conservar,
rever e monitorizar a política ambiental. Os Sistemas de Gestão Ambiental são mais eficazes e eficientes quando fazem parte
integrante da gestão e funcionamento globais de uma instalação.
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Na União Europeia, muitas organizações decidiram de forma voluntária implementar sistemas de gestão ambiental com base na
EN ISO 14001:2004 ou no sistema comunitário de ecogestão e auditoria ambiental, EMAS (Ecomanagement and audit scheme).
O EMAS inclui os requisitos do sistema de gestão da EN ISO 14001, mas coloca mais ênfase no cumprimento legal, desempenho
ambiental e envolvimento do pessoal da empresa, para além de impor a verificação externa do sistema de gestão e a validação de
uma declaração ambiental pública (na EN ISO 14001, a autodeclaração constitui uma alternativa à verificação externa). Também
há muitas organizações que decidiram pôr em prática SGA não normalizados.
Ainda que tanto os sistemas normalizados (EN ISO 14001:2004 e EMAS) como os não normalizados («personalizados») considerem em princípio a organização como sendo a entidade, este documento adopta uma abordagem mais limitada, não incluindo
todas as actividades da organização, p. ex., em relação aos seus produtos e serviços, devido ao facto de que no âmbito da Directiva IPPC a entidade regulada é a instalação (conforme definida no Artigo 2º).
Um sistema de gestão ambiental (SGA) para uma instalação conforme à IPPC pode incluir os seguintes elementos:
(a) definição de uma política ambiental
(b) planificação e estabelecimento de objectivos e de metas
(c) implementação e aplicação dos procedimentos
(d) verificação e acções correctivas
(e) revisão pela gestão
(f) preparação de uma declaração ambiental
(g) validação por um organismo de certificação ou um verificador SGA externo
(h) considerações ao nível do projecto para a desactivação definitiva da fábrica
(i) desenvolvimento de tecnologias mais limpas
(j) benchmarking.
Estes elementos são explicados mais abaixo de forma mais aprofundada. Para informações mais detalhadas sobre os elementos
(a) a (g), que fazem todos parte da EMAS, o leitor deverá consultar a literatura de referência indicada mais abaixo.
(a) Definição de uma política ambiental
A gestão de topo é responsável pela definição de uma política ambiental para uma instalação e por assegurar que ela:
– é adequada à natureza, escala e impactos ambientais das actividades
– inclui um compromisso para prevenir e controlar a poluição
– inclui um compromisso para o cumprimento de toda a legislação e regulamentos ambientais aplicáveis nesse domínio e de
outros requisitos que a organização subcreveu
– fornece o quadro de referência para a definição e revisão dos objectivos e metas ambientais
– está documentada e é comunicada a todo o pessoal
– está acessível ao público e a todas as partes interessadas.
(b) Planeamento, ou seja:
– procedimentos para identificar os aspectos ambientais da instalação, de modo a determinar quais as actividades que têm
ou podem ter impactes significativos sobre o ambiente, e a manter essa informação actualizada
– procedimentos para identificar e ter acesso aos requisitos legais e outros às quais a organização está sujeita e que são
aplicáveis aos aspectos ambientais das suas actividades
– estabelecimento e revisão de objectivos e metas ambientais documentados, tendo em conta as exigências legais e outras
e os pontos de vista das partes interessadas
– estabelecimento e actualização regular de um programa de gestão ambiental, incluindo a designação de quem é responsável
por atingir os objectivos e metas em cada função e nível relevante, assim como os meios e o prazo para os atingir.
(c) Implementação e operação
É importante que estejam em prática sistemas para garantir que os procedimentos são conhecidos, entendidos e cumpridos, daí
que uma gestão ambiental eficaz deva incluir:
(i) Estrutura e responsabilidade
– definição, documentação e comunicação dos papéis, responsabilidades e autoridade, o que implica a designação de um
representante da gestão de topo
– fornecer os recursos essenciais para a implementação e controlo do sistema de gestão ambiental, incluindo os recursos
humanos e aptidões específicas, recursos tecnológicos e recursos financeiros.
(ii) Formação, sensibilização e competência
– identificação das necessidades de formação para garantir que todo o pessoal cujo trabalho possa afectar significativamente
os impactos ambientais da actividade recebeu a formação adequada.
(iii) Comunicação
– estabelecimento e manutenção de procedimentos para a comunicação interna entre os diversos níveis e funções da instalação, assim como procedimentos que promovam um diálogo com as partes interessadas externas e procedimentos para a
recepção, documentação e, quando se justifique, resposta às comunicações de partes interessadas externas.
(iv) Envolvimento do pessoal
– envolvimento do pessoal no processo que tem por objectivo atingir um elevado nível de desempenho ambiental, recorrendo
a formas adequadas de participação, tais como um sistema de sugestões ou grupos de trabalho específicos por projecto ou
ainda comités ambientais.
(v) Documentação
– estabelecimento e manutenção de dados informativos actualizados, em papel ou em formato electrónico, para descrever os
elementos centrais do sistema de manutenção e a sua interacção e para proporcionar o encaminhamento da documentação
relacionada.
(vi) Controlo eficaz dos processos
– adequado controlo dos processos em todos os modos de funcionamento, ou seja, na preparação, arranque, funcionamento
normal, paragem e condições anormais
– Identificação dos principais indicadores de desempenho e dos procedimentos para monitorizar e medir estes parâmetros (p.
ex., caudal, pressão, temperatura, composição e quantidade)
– documentação e análise de condições anormais de funcionamento para identificar as causas principais para em seguida
as tentar resolver de forma a garantir que essas ocorrências não se repitam (isto pode ser facilitado por uma cultura em que a
identificação das causas é mais importante do que a atribuição de culpas individuais).
(vii) Programa de manutenção
– estabelecimento de um programa estruturado para a manutenção com base nas descrições técnicas do equipamento, nas
normas, etc., assim como nas avarias do equipamento e nas suas consequências
– apoiar o programa de manutenção através de sistemas apropriados de registo e de testes de diagnóstico
– clareza na atribuição da responsabilidade pelo planeamento e execução da manutenção.
(viii) Preparação e resposta às situações de emergência
– estabelecimento e manutenção de procedimentos para identificar as situações de emergência potenciais e os acidentes
potenciais que possam ter impacte no ambiente, as respectivas respostas e para prevenir e mitigar os impactos ambientais
que lhes possam estar associados.
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(d) Verificação e acções correctivas, ou seja:
(i) Monitorização e medição
– estabelecimento e manutenção de procedimentos documentados para monitorizar e medir regularmente as características
principais das operações e das actividades que podem ter um impacto significativo no ambiente, incluindo o registo de informações para o acompanhamento do desempenho, dos controlos operacionais relevantes e da conformidade com os objectivos e as metas ambientais da instalação (ver também o documento de Referência sobre a Monitorização das Emissões)
– estabelecimento e manutenção de um procedimento documentado para avaliar periodicamente o cumprimento da legislação e dos regulamentos ambientais relevantes.
(ii) Acções correctivas e preventivas
– estabelecimento e manutenção de procedimentos para definir a responsabilidade e a autoridade para controlar e investigar
o incumprimento das condições de licenciamento e de outras exigências legais, bem como dos objectivos e metas, para
tomar iniciativas para mitigar quaisquer impactos causados e para iniciar e levar a cabo as acções preventivas adequadas à
magnitude do problema e proporcionais ao impacto ambiental encontrado.
(iii) Registos
– estabelecimento e manutenção de procedimentos para a identificação, manutenção e utilização de registos ambientais
legíveis, identificáveis e rastreáveis, incluindo os registos da formação e os resultados das auditorias e das verificações
efectuadas.
(iv) Auditoria
– estabelecimento e manutenção de (um) programa(s) e procedimentos para auditorias periódicas ao sistema de gestão
ambiental que incluam entrevistas ao pessoal, inspecção das condições de funcionamento, dos equipamentos, análise da
documentação, e das quais resulte um relatório escrito a ser redigido de forma imparcial e objectiva pelo pessoal interno ou
por entidades externas, alcançando o âmbito da auditoria, a frequência e as metodologias, bem como as responsabilidades
e os requisitos relativos à condução das auditorias e à comunicação dos resultados, de forma a determinar se o sistema de
gestão ambiental está ou não em conformidade com as disposições previstas, se foi correctamente implementado e se está
a ser devidamente mantido
– realização das auditorias ou do ciclo de auditorias, conforme o caso, a intervalos não superiores a três anos, dependendo
da natureza, escala e complexidade das actividades, da relevância dos impactos ambientais associados, da importância e da
urgência dos problemas detectados nas auditorias anteriores e do histórico de problemas ambientais – as actividades mais
complexas e com um impacto ambiental mais significativo são auditadas com maior frequência
– existência de mecanismos adequados para garantir que os resultados das auditorias são objecto de seguimento.
(v) Avaliação periódica do cumprimento da legislação
– análise do cumprimento da legislação ambiental aplicável e das condições de licenciamento ambiental que a instalação
possui
– documentação da avaliação
(e) Revisão pela Gestão, ou seja:
– avaliação pela gestão de topo, com a periodicidade por ela determinada, do sistema de gestão ambiental, para garantir que
este continua adequado e eficaz
– garantir que são recolhidas as informações necessárias de modo a que a gestão de topo possa levar a cabo esta avaliação
– documentação da avaliação.
(f) Preparação regular de uma declaração ambiental:
– preparação de uma declaração ambiental que dedique uma atenção especial aos resultados alcançados pela instalação face
aos seus objectivos e metas ambientais. Esta declaração é feita regularmente – uma vez por ano ou com menos frequência,
dependendo da quantidade de emissões, da produção de resíduos, etc. –, tem em conta as necessidades de informação das
partes interessadas relevantes e está acessível ao público (p. ex., publicação electrónica, bibliotecas, etc.)
Ao preparar uma declaração, o operador pode usar indicadores de desempenho ambiental existentes e relevantes, desde que
esses indicadores:
i. apresentem uma análise exacta do desempenho da instalação
ii. sejam compreensíveis e isentos de ambiguidade
iii. permitam comparações anuais para avaliar o desenvolvimento do desempenho ambiental da instalação
iv. permitam a comparação, quando se justifique, com critérios de referência sectoriais, nacionais ou regionais
v. permitam a comparação, quando se justifique, com as exigências legais.
(g) Validação por um organismo de certificação ou um verificador SGA externo:
– o facto de o sistema de gestão, do procedimento de auditoria e da declaração ambiental serem examinados e validados
por um organismo acreditado de certificação ou por um verificador SGA externo pode, se forem efectuados correctamente,
aumentar a credibilidade do sistema.
(h) Considerações ao nível do projecto para a desactivação definitiva da instalação
– ter em conta o impacto ambiental da eventual desactivação da unidade na fase de projecto de uma nova fábrica, uma vez
que o planeamento antecipado torna a desactivação mais fácil, mais limpa e mais barata
– a desactivação apresenta riscos ambientais para a contaminação dos solos (e dos lençóis freáticos) e produz grandes
quantidades de resíduos sólidos. As técnicas preventivas são específicas para cada processo, mas as considerações gerais
podem incluir:
i. evitar estruturas subterrâneas
ii. integrar elementos que facilitem o desmantelamento
iii. escolher acabamentos para as superfícies que sejam facilmente descontaminados
iv. utilizar uma configuração do equipamento que minimize a quantidade de produtos químicos aprisionados e que facilite a sua
eliminação por drenagem ou por lavagem (lixiviação)
v. conceber unidades flexíveis e integradas que permitam um encerramento faseado
vi. utilizar materiais biodegradáveis e recicláveis sempre que possível.
(i) Desenvolvimento de tecnologias mais limpas
– a protecção ambiental deve ser um aspecto inerente a todas as actividades de concepção de processo levadas a cabo pelo
operador, uma vez que as técnicas incorporadas nas fases iniciais do projecto são mais eficazes e mais baratas. Pode ponderar-se a possibilidade de desenvolver tecnologias mais limpas, por exemplo, no decurso de actividades ou estudos de I&D.
Em alternativa a actividades internas, podem ser tomadas iniciativas de modo a estar a par do trabalho de outros operadores
ou de institutos de investigação activos na área em causa e até mesmo – quando fizer sentido – encomendar-lhes trabalhos
de I&D.
(j) Benchmarking, ou seja:
– efectuar comparações sistemáticas e regulares com critérios de referência sectoriais, nacionais ou regionais, incluindo o que
se refere à eficiência energética e de conservação de energia, emissões atmosféricas e descargas para a água (usando, por
exemplo, o Registo Europeu de Emissões de Poluentes, EPER), consumo de água e produção de resíduos.
SGA normalizados e não normalizados:
Um SGA pode tomar a forma de um sistema normalizado ou não normalizado («personalizado»). A implementação e a observância
de um sistema normalizado e aceite internacionalmente como o EN ISO 14001:2004 pode conferir uma maior credibilidade ao
SGA, sobretudo quando é sujeito a uma verificação externa correctamente realizada. Um EMAS confere ainda mais credibilidade
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devido à interacção com o público através da declaração ambiental e ao mecanismo que garante o cumprimento da legislação
ambiental aplicável. No entanto, os sistemas não normalizados podem, em princípio, ser igualmente eficazes, desde que sejam
devidamente concebidos e implementados.
Descrição e benefícios ambientais obtidos
A implementação e a observância de um SGA direcciona a atenção do operador para o desempenho ambiental da instalação. Em
particular, a manutenção e a observância de procedimentos operativos claros, tanto em situações normais como anormais, e das
cadeias de responsabilidade associadas deve garantir que as condições de licenciamento da instalação e os outros objectivos e
metas ambientais são cumpridos em todas as circunstâncias.
Os sistemas de gestão ambiental normalmente asseguram a melhoria contínua do desempenho ambiental da instalação. Quanto
mais fraco é o ponto de partida, mais expectáveis são melhorias significativas a curto prazo. No caso de a instalação já ter um
bom desempenho ambiental global, o SGA ajuda o operador a manter o nível elevado de desempenho.
Efeitos cruzados
As técnicas de desempenho ambiental são concebidas para lidar com o impacto ambiental global, o que está de acordo com a
abordagem integrada da Directiva IPPC.
Parâmetros de funcionamento
Não há registo de informações específicas.
Aplicabilidade
Os componentes acima descritos normalmente podem ser aplicados a todas as instalações conformes à IPPC. O âmbito (p. ex.,
nível de detalhe) e a natureza do SGA (p. ex., normalizado ou não normalizado) estão geralmente relacionados com a natureza,
escala e complexidade da instalação e com a escala dos impactos ambientais que esta possa ter.
Aspectos económicos
É difícil determinar com precisão os custos e os benefícios económicos de introduzir e manter um bom SGA. Mais abaixo apresenta-se uma série de estudos, no entanto, trata-se apenas de exemplos e os seus resultados não são completamente coerentes.
Uma vez que podem não ser representativos de todos os sectores no conjunto da UE, convém considerá-los com cautela.
Um estudo sueco levado a cabo em 1999 inquiriu todas as 360 empresas suecas certificadas pela ISO e registadas na EMAS.
Com uma taxa de resposta de 50%, entre outras coisas o estudo concluía que:
– os custos com a introdução e aplicação de um SGA são elevados, mas não excessivamente, excepto no caso de empresas
de reduzida dimensão. É de esperar que estes custos venham a diminuir no futuro
– um maior grau de coordenação e de integração do SGA com outros sistemas de gestão é considerado como sendo uma
possível solução para diminuir os custos
– os custos com metade de todos os objectivos e metas ambientais foram amortizados no prazo de um ano graças à diminuição de despesas e/ou aumento dos proveitos
– as maiores reduções de custos foram conseguidas nos custos com energia, no tratamento de resíduos e nas matériasprimas
– a maioria das empresas considera que a sua posição no mercado foi reforçada graças ao SGA. Um terço das empresas
apresentou aumentos dos proveitos devido ao SGA.
Nalguns Estados-membros as taxas de supervisão são reduzidas no caso de a instalação ser certificada.
Uma série de estudos mostra que há uma relação inversamente proporcional entre a dimensão da empresa e o custo com a implementação de um SGA. Existe uma relação inversamente proporcional idêntica relativamente ao período de retorno do capital
investido. Estes dois elementos indicam que a relação custo-benefício é menos favorável para a implementação de um SGA nas
PME do que nas empresas de maiores dimensões.
De acordo com um estudo suíço, o custo médio para implementar e operar uma ISO 14001 é de:
– 64 000 francos suíços (cerca de 44 000 euros) para a implementação de um SGA e de 16 000 (cerca de 11 000 euros) por
ano para o operar, para uma empresa que empregue entre 1 e 49 pessoas
– 367 000 francos suíços (cerca de 252 000 euros) para a implementação de um SGA e de 155 000 francos suíços (cerca de
106 000 euros) por ano para o operar, para uma instalação fabril que empregue mais de 250 pessoas.
Estes valores médios não representam necessariamente o custo real para uma instalação fabril específica, uma vez que o custo
real depende bastante do número de áreas relevantes (poluentes, consumo de energia, etc.) e da complexidade dos problemas
a serem estudados.
Um estudo alemão recente (Schaltegger, Stefan e Wagner, Marcus, Umweltmanagement in deutschen Unternehmen — der
aktuelle Stand der Praxis, Fevereiro de 2002, p. 106) apresenta os seguintes custos para EMAS para diferentes áreas:
Custos de implementação (euros):
mínimo – 18 750
máximo – 75 000
média – 50 000
Custos de validação (euros):
mínimo – 5000
máximo – 12 500
média – 6000
Note-se que estes números são muito inferiores aos do estudo suíço citado mais acima, o que confirma a dificuldade de determinar os custos de um SGA.
Um estudo realizado pelo Instituto Alemão dos Empreendedores (Unternehmerinstitut/Arbeitsgemeinschaft Selbständiger Unternehmer UNI/ASU, 1997, Umweltmanagementbefragung – Öko-Audit in der mittelständischen Praxis – Evaluierung und Ansätze
für eine Effizienzsteigerung von Umweltmanagementsystemen in der Praxis, Bona) apresenta dados sobre as economias em
termos de custos conseguidas pelo EMAS, por ano, e o período médio de retorno do investimento. Por exemplo, para um custo
de implementação de 80 000 euros, o estudo apurou a existência de economias de 50 000 euros por ano, correspondentes a um
período de ano e meio para o retorno do investimento.
Os custos externos relacionados com a verificação do sistema podem ser estimados a partir das orientações do International
Accreditation Forum (http://www.iaf.nu).
Motivações para a implementação
Os sistemas de gestão ambiental podem proporcionar um certo número de benefícios, por exemplo:
— um melhor conhecimento dos aspectos ambientais de uma empresa
— uma melhor base para a tomada de decisões
— uma maior motivação do pessoal
— mais oportunidades para a redução de custos operacionais e de melhoria da qualidade dos produtos
— um melhor desempenho ambiental
— uma melhor imagem da empresa
— uma redução dos custos associados com a responsabilidade civil, com os seguros e com não-conformidades
— uma maior atractividade ao nível do pessoal, dos clientes e dos investidores
— uma maior confiança por parte dos reguladores, o que pode implicar uma menor fiscalização da parte destes
— um melhor relacionamento com os grupos ambientalistas.
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Exemplos de fábricas
Os elementos descritos nas alíneas (a) a (e) acima fazem parte da EN ISO 14001:2004 e do Sistema Comunitário de Ecogestão
e Auditoria Ambiental (EMAS), enquanto que os que se descrevem nas alíneas (f) e (g) são específicos do EMAS. Estes dois
sistemas de normalização são aplicados numa série de instalações conformes à IPPC. A título de exemplo, 357 organizações
pertencentes à indústria química da UE (NACE, código 24) estavam registadas no EMAS em Julho de 2002 e a maioria delas
opera instalações conformes à IPPC.
No Reino Unido, a Agência do Ambiente de Inglaterra e do País de Gales levou a cabo um inquérito às instalações reguladas pela
IPC (o precursor da IPPC), em 2001. O inquérito revelou que 32% dos respondentes tinham certificação ISO 14001 (correspondendo a 21% de todas as instalações IPC) e 7% estavam registados no EMAS. Todas as cimenteiras do Reino Unido (cerca de 20)
possuem certificação ISO 14001 e a maioria está registada no EMAS. Na Irlanda, onde é exigido o estabelecimento de um SGA
(não necessariamente de natureza normalizada) para o licenciamento IPC, a estimativa é de que, das 500 instalações licenciadas,
aproximadamente 100 estabeleceram um SGA em conformidade com a ISO 14001 e as restantes cerca de 400 optaram por um
SGA não normalizado.
Literatura de referência
(Regulamento (CE) N.º 761/2001 do Parlamento Europeu e do Conselho Europeu que permite a participação voluntária das organizações num esquema de gestão e auditoria ambiental da UE (EMAS), JO L 114, 24/4/2001, http://europa.eu.int/comm/environment/emas/index_en.htm)
(EN ISO 14001:2004, http://www.iso.ch/iso/en/iso9000-14000/iso14000/iso14000index.html; http://www.tc207.org)
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5. Melhores Técnicas disponíveis
para o Fabrico de Cerâmica
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.3.1
5.1.3.2
5.1.3.3
5.1.3.4
5.1.4
5.1.4.1
5.1.4.2
5.1.5
5.1.6
5.1.7
5.1.8
5.2
5.2.1
5.2.1.1
5.2.1.2
5.2.2
5.2.2.1
5.2.3
5.2.3.1
5.2.3.2
5.2.4
5.2.4.1
5.2.4.2
5.2.5.1
5.2.5.2
5.2.5.3
5.2.5.4
5.2.5.5
5.2.5.6
5.2.6
5.2.6.1
5.2.6.2
5.2.6.3
5.2.6.4
5.2.7
5.2.7.1
5.2.7.2
5.2.7.3
5.2.7.4
5.2.8
5.2.8.1
5.2.8.2
Melhores Técnicas Disponíveis Genéricas
Gestão ambiental
Consumo de energia
Emissão de poeiras
Emissões difusas de poeiras
Emissões pontuais de poeiras resultantes
de operações com elevadas emissões de poeiras
Emissões de poeiras resultantes de processos de secagem
Emissões de poeiras resultantes dos processos
de cozedura nos fornos
Compostos gasosos
Medidas/técnicas primárias
Medidas/técnicas secundárias e em combinação com as
medidas/técnicas primárias
Águas residuais de processo (emissões e consumos)
Lamas
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Ruído
Melhores Técnicas Disponíveis específicas por sector
Tijolos e telhas
Compostos gasosos/medidas/técnicas primárias
Compostos orgânicos voláteis
Tubos de grés
Emissões pontuais de poeiras
Produtos refractários
Compostos orgânicos voláteis
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Agregados de argila expandida
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas primárias
Azulejos e ladrilhos
Emissões pontuais de poeiras
Emissões de poeiras dos processos de cozedura nos fornos
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Reutilização de águas residuais de processo
Reutilização de lamas
Louça de mesa e louça ornamental (cerâmica doméstica)
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Reutilização de águas residuais de processo
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Louças sanitárias
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
Reutilização de águas residuais de processo
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Cerâmicas técnicas
Emissões pontuais de poeiras
Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
177
177
179
179
179
179
179
179
180
180
180
181
181
181
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182
182
182
182
182
182
183
183
183
183
183
183
183
183
184
184
184
184
184
184
184
184
184
185
185
185
185
185
185
185
185
5.2.8.3
5.2.8.4
5.2.9
5.2.9.1
Compostos orgânicos voláteis
Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Abrasivos com ligante inorgânico
Compostos orgânicos voláteis
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Para compreender este capítulo, chama-se a atenção do leitor para o prefácio deste documento e em particular para a quinta
secção do prefácio: “Como entender e utilizar este documento”. As técnicas e os níveis elas associados de emissões e/ou
consumos que se apresentam neste capítulo foram avaliados através de um processo iterativo que envolve os seguintes
passos:
— Identificação das questões ambientais chave para a indústria cerâmica
— Avaliação das técnicas mais relevantes para lidar com estas questões chave
— Identificação dos melhores níveis de desempenho ambiental, baseado em dados ambientais quer da União Europeia quer
do resto do mundo
— Avaliação das condições sob as quais estes níveis de desempenho foram alcançados; tal como custos, efeitos que afectem outros meios e as principais forças motrizes envolvidas na implementação das técnicas
— Selecção das “Melhores Técnicas Disponíveis (MTD)” e os níveis de emissão e/ou consumo a elas associados para a
indústria cerâmica em geral, de acordo com o nº 2 do artigo 11º e o Anexo IV da directiva.
A avaliação dos peritos do European IPPC Bureau (Gabinete Europeu para Controlo e Prevenção Integrados da Poluição) e o
relevante Grupo de Trabalhos Técnicos (TWG) desempenharam um papel chave em cada um destes passos e na forma como a
informação é aqui apresentada.
Com base nesta avaliação, neste capítulo são apresentadas técnicas e, tanto quanto possível, níveis de emissão e consumo
associados ao uso das MTD, que são considerados apropriados na indústria cerâmica como um todo e que, em muitos casos,
reflectem o actual desempenho de algumas instalações no seio da indústria. Nos casos em que se apresentam os níveis de emissão ou consumo “associados às melhores técnicas disponíveis”, há que compreender que os níveis representam o desempenho
ambiental que se pode esperar como resultado da aplicação nesta indústria das técnicas descritas, tendo em atenção o balanço
de custos e as vantagens inerentes na definição das MTD. Contudo, não são valores-limite nem de consumo nem de emissão e
não devem ser entendidos como tal. Em alguns casos, pode ser tecnicamente possível alcançar melhores níveis de emissão ou
consumo; contudo, devido aos custos envolvidos ou a considerações que se prendem com efeitos cruzados (“cross – media”),
não são considerados apropriados como MTD para a indústria cerâmica como um todo. Porém, tais níveis podem ser considerados justificáveis em casos específicos onde existam motivações especiais.
Os níveis de emissão e consumo associados ao uso das MTD têm de ser observados em conjunto com algumas condições de
referência especificadas (p. ex. períodos médios).
O conceito de “níveis associados às MTD” descrito acima deve ser distinguido do termo “nível atingível” usado noutros pontos
deste documento. Caso um nível seja descrito como “atingível” usando uma técnica ou combinação de técnicas particulares, há
que entendê-lo como significando que é de esperar que o nível seja atingido num período substancial de tempo numa instalação
ou processo bem mantido e em bom funcionamento que utiliza essas técnicas.
Nos casos em que estavam disponíveis, os dados relativos aos custos foram apresentados conjuntamente com a descrição das
técnicas apresentadas no capítulo anterior. Estes dão uma indicação geral acerca da magnitude dos custos envolvidos. Contudo,
os custos reais da aplicação de uma técnica irão depender fortemente da situação específica – relacionando-se, por exemplo,
com impostos, taxas e características técnicas da instalação a que se referem. Não é possível avaliar tais factores específicos do
local em toda a sua magnitude neste documento. Na ausência de dados relativos aos custos, as conclusões sobre a viabilidade
económica das técnicas são retiradas de observações nas instalações existentes.
Pretende-se que as MTD gerais neste capítulo sejam um ponto de referência face ao qual se comparará o actual desempenho de
uma instalação existente ou de um projecto para uma nova instalação. Desta forma, irão auxiliar na determinação das condições
baseadas nas MTD apropriadas para a instalação ou estabelecimento de regras gerais de ligação sob o nº 8 do artigo 9º. Prevê-se
que novas instalações possam ser delineadas para funcionar ao mesmo nível, ou ainda melhor, do que os níveis gerais das MTD
apresentados aqui. Também se considera que as instalações existentes possam desenvolver esforços para alcançar os níveis
gerais das MTD ou melhorá-los, consoante a aplicabilidade técnica e económica das técnicas aplicáveis em cada caso.
Enquanto os documentos de referência das MTD não fixam valores limites de imposição legal, destinam-se a emanar directrizes
para a indústria, Estados-membros e público em geral no que diz respeito aos níveis de consumo e emissão quando se usam as
técnicas especificadas. Os valores-limite apropriados para qualquer caso específico necessitarão de ser determinados tendo em
conta os objectivos da directiva do IPPC e as considerações locais.
Neste documento, as conclusões das MTD para a indústria cerâmica são fixadas em dois níveis. A Secção 5.1 apresenta conclusões gerais sobre as MTD, isto é, aquelas que normalmente são aplicadas a toda a indústria da cerâmica. A Secção 5.2 contém
conclusões específicas das MTD para cada um dos nove maiores sectores debatidos. As “Melhores Técnicas Disponíveis” para
uma instalação serão geralmente o uso de uma técnica ou uma combinação de técnicas e medidas enumeradas neste capítulo
ao abrigo das secções genéricas e específicas do sector (Secções 5.1 e 5.2).
Nos casos em que as técnicas identificadas individualmente como MTD possam ser usadas como combinação, os efeitos de tais
combinações devem ser tidos em consideração quando se tiram conclusões sobre as condições de licenciamento baseadas nas
MTD para casos particulares.
Recomendações de auxílio aos utilizadores/leitores deste documento:
Recomenda-se vivamente ler o Capítulo 5 em conjunto com o Capítulo 4, pois tanto a aplicabilidade como as restrições relativamente à aplicabilidade das técnicas e medidas mencionadas no Capítulo 4 vão ter de ser tidas em consideração. Para ajudar o
leitor nesta tarefa, o Capítulo 5 inclui referências ao Capítulo 4.
No que diz respeito às condições de referência para medição de caudais ou concentrações, ver as seguintes definições que
também se encontram no Glossário:
m3/h
Caudal: salvo indicação em contrário no presente documento, os caudais correspondem a 18% em volume de
oxigénio e às condições normais de pressão e temperatura.
mg/m3
Concentração: salvo indicação em contrário no presente documento, as concentrações de substâncias ou de
misturas gasosas correspondem às das emissões gasosas secas a 18% em volume de oxigénio e ao estado padrão
e as concentrações em benzeno correspondem a 15% em volume de oxigénio e a condições normais.
condições normais (PTN)
Designa uma temperatura de 273 K e uma pressão de 1013 hPa.
Deve evidenciar-se mais uma vez que, tal como foi mais detalhadamente descrito no PREFÁCIO, este documento não propõe
valores-limite de emissão. A determinação das condições apropriadas de licenciamento envolverá factores locais, específicos da
localização tais como características técnicas da instalação a que se refere, localização geográfica e as condições ambientais do
local. No caso das instalações existentes, a viabilidade económica e técnica de as implementar deve também ser tida em consideração. Até mesmo o simples objectivo de assegurar um elevado nível de protecção ambiental como um todo irá frequentemente envolver apreciações (que envolvem escolhas) entre diferentes tipos de impactes ambientais, e estas apreciações muitas
vezes serão influenciados por considerações locais.
Apesar de se fazer uma tentativa de abordar alguns destes assuntos, não é possível serem totalmente tratados neste documento.
As técnicas e níveis de emissão apresentados no Capítulo 5 não serão necessariamente apropriados para todas as instalações.
Por outro lado, a obrigação de assegurar um elevado nível de protecção ambiental, incluindo uma minimização de poluição de
longa distância ou transfronteiriça, implica que as condições de licenciamento não possam ser fixadas estritamente com base
em considerações locais. É, portanto, de extrema importância que a informação contida neste documento seja totalmente tida
em consideração.
5.1 Melhores Técnicas Disponíveis Genéricas
Esta secção contém conclusões gerais sobre MTD no que diz respeito aos nove sectores explicados e descritos neste documento. As “Melhores Técnicas Disponíveis” para uma instalação específica serão normalmente o uso de uma só ou uma combinação
de técnicas e medidas enumeradas nesta Secção genérica e no sector das secções específicas (Secção 5.2).
As melhores técnicas disponíveis e os presentes intervalos de níveis de emissão ou consumo associados às melhores técnicas
disponíveis (no domínio das MTD VEA) estão relacionadas com instalações com diferentes tamanhos de fornos, diferentes tipos
de condução de fornos, p. ex., contínua ou descontínua, e diferentes horas de funcionamento por ano. Considerações especiais
do local não podem ser levadas totalmente em consideração. MTD VEA não define nem sugere valores-limite de emissão (VLE).
Recomenda-se vivamente ler o Capítulo 5 em conjunto com o Capítulo 4 pois tanto a aplicabilidade como as restrições, tendo em
vista a aplicabilidade das técnicas e medidas mencionadas no Capítulo 4, vão ter de ser tidas em consideração. As conclusões
das MTD deste Capítulo 5 não podem ser correctamente interpretadas a menos que este seja lido em conjunto com o Capítulo 4.
Para ajudar o leitor nesta tarefa, o Capítulo 5 inclui referências ao Capítulo 4.
5.1.1 Gestão ambiental
Várias técnicas de gestão ambiental são consideradas como MTD. O âmbito (p. ex. o nível de detalhe) e a natureza dos SGA (p. ex.
normalizado ou não-normalizado) estarão normalmente ligados à natureza, escala e complexidade das instalações e ao conjunto
de impactes ambientais que poderá haver.
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As MTD devem implementar e aderir a um Sistema de Gestão Ambiental (Environmental Management System, SGA) que
incorpore, quando tal seja apropriado as circunstâncias individuais, os seguintes elementos (ver Secção 4.7):
a) definição de uma política ambiental para a instalação ao nível mais elevado da sua administração (o empenho da administração
é visto como uma condição prévia para a aplicação com sucesso de outros elementos dos SGA)
b) planeamento e definição dos procedimentos necessários
c) implementação dos procedimentos, prestando particular atenção a:
I. estrutura e responsabilidade
II. formação, sensibilização e competência
III. comunicação
IV. envolvimento dos colaboradores
V. documentação
VI. controlo eficiente do processo
VII. programa de manutenção
VIII. preparação e resposta a emergências
IX. salvaguardar o cumprimento da legislação ambiental.
d) verificar o desempenho e implementar acções correctivas, prestando particular atenção a:
I. monitorização e medição (ver também o Documento de Referência sobre Monitorização de Emissões)
II. acções correctivas e preventivas
III. manter dos registos
IV. auditoria interna independente (quando exequível) por forma a determinar se o sistema de gestão ambiental está em conformidade com as disposições planeadas para a gestão ambiental e se foram adequadamente implementadas e mantidas.
e) Revisão pela gestão de topo (ex. administração).
Três outros elementos, que podem complementar as fases acima descritas, são consideradas medidas de apoio (facultativas).
Contudo, a sua ausência normalmente não é inconsistente com as MTD. Estes três passos adicionais são:
f) o sistema de gestão e o processo de auditoria estarem analisados e validados por uma organismo de certificação acreditado
ou um verificador externo ao SGA.
g) preparação e publicação regular (e possivelmente validação externa) de uma declaração ambiental que descreva todos os
aspectos ambientais significativos da instalação, permitindo a comparação anual face aos objectivos e metas ambientais bem
como com valores de referência do sector (benchmarks) conforme apropriado
h) implementação e adesão a um sistema voluntário internacional como o EMAS e EN ISO 14001:2004. Este passo voluntário
pode dar maior credibilidade ao SGA. Em particular, o EMAS, que incorpora todos os elementos acima mencionados, dá maior
credibilidade. Contudo, sistemas não normalizados podem, em princípio, ser igualmente eficazes desde que sejam apropriadamente planeados e implementados.
No caso específico da indústria cerâmica, é também importante considerar os seguintes elementos potenciais dos SGA:
i) o impacte ambiental na fase de planeamento de uma nova fábrica
j) desenvolvimento de tecnologia mais limpa
k) quando exequível, a aplicação regular de benchmarking sectorial, incluindo eficiência energética e actividades de conservação
de energia, escolha de materiais para o processo, emissões atmosféricas, descargas para a água, consumo de água e geração
de resíduos.
5.1.2 Consumo de energia
As considerações gerais acerca do consumo de energia podem ser encontradas nas Secção 3.2.1
179
a) As MTD devem reduzir o consumo de energia pela aplicação da combinação das seguintes técnicas:
I. melhor concepção dos fornos e secadores. Neste contexto, ver Secção 4.1.1 onde são apresentadas várias medidas que
podem ser aplicadas a sistemas de fornos/secadores individualmente ou em combinação
II. recuperação do calor em excesso dos fornos, especialmente das zonas de arrefecimento (ver Secção 4.1.2). Em particular,
o calor residual da zona de arrefecimento dos fornos sob a forma de ar quente pode ser usado no aquecimento de secadores
III. substituição de combustível no processo de cozedura (substituição de fuelóleo pesado e combustíveis sólidos por combustíveis de baixas emissões). Neste contexto ver Secção 4.1.4, considerando a alteração do processo de aquecimento dos
fornos para combustíveis gasosos ou fuelóleo leve EL (baixo teor de enxofre)
IV. modificação nos corpos cerâmicos. Neste contexto ver a Secção 4.1.5, onde são apresentadas várias possibilidades e
aplicabilidades para a modificação dos corpos/materiais cerâmicos.
b) As MTD devem reduzir o consumo de energia primária através da aplicação de co-geração/produção combinada de
calor e electricidade (ver Secção 4.1.3) com base na procura útil de calor dentro de esquemas de regulação de calor que
sejam economicamente viáveis.
5.1.3 Emissão de poeiras
As considerações gerais sobre a emissão de poeiras podem ser encontradas na Secção 3.1.1.1.
5.1.3.1 Emissões difusas de poeiras
As MTD devem reduzir as emissões difusas de poeiras através do uso de uma combinação das seguintes técnicas:
a) medidas para operações com elevadas emissões de poeiras (pulverulentas). Neste contexto, ver a Secção 4.2.1 onde são
apresentadas várias medidas diferentes, as quais podem ser aplicadas individualmente ou em combinação
b) medidas para áreas de armazenamento. Neste contexto, ver a Secção 4.2.2 onde são apresentadas várias medidas diferentes,
as quais podem ser aplicadas individualmente ou em combinação.
5.1.3.2 Emissões pontuais de poeiras resultantes de operações com elevadas emissões de poeiras
Emissões de poeiras resultantes de operações com elevadas emissões de poeiras com exclusão da secagem, secagem por
atomização ou cozedura.
As MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras resultantes de operações com elevadas emissões de poeiras
(ver Secção 4.2.3, onde são descritas as técnicas que visam exclusivamente a remoção de poeiras) para 1-10 mg/m3,
médias de meia hora, através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção 4.2.3.2). Contudo, este intervalo pode ser
maior, dependendo das condições específicas de funcionamento.
5.1.3.3 Emissões de poeiras resultantes de processos de secagem
Emissões de poeiras resultantes de processos de secagem.
As MTD devem manter as emissões de poeiras entre 1 – 20 mg/m3 (valor médio diário), através da limpeza do secador,
evitando a acumulação de resíduos de poeiras no secador e ainda adoptando procedimentos de manutenção adequados
(ver Secção 4.2).
5.1.3.4 Emissões de poeiras resultantes dos processos de cozedura nos fornos
Emissões de poeiras resultantes do processo de cozedura no forno
As MTD devem reduzir as emissões (partículas) de efluentes gasosos do processo de cozedura nos fornos até 1 – 20
mg/m3, como valor médio diário, através do uso de uma combinação das seguintes técnicas/métodos primários:
a) utilização de combustíveis com baixo nível de cinzas, p. ex. gás natural, GNL, GPL e fuelóleo extra leve (ver Secção 4.1.4)
b) minimização da formação de poeiras causadas nas operações de carga do material a cozer no forno (ver Secção 4.2).
Através do uso de sistemas de tratamento (depuração) a seco de efluentes gasosos com um filtro (ver Secção 4.3.4.3),
consideram-se de acordo com as MTD (MTD VEA) níveis de emissão de efluentes gasosos menores do que 20 mg/m3.
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Através da aplicação de colunas de adsorção em série (ver Secção 4.3.4.1), consideram-se de acordo com as MTD (MTD
VEA) níveis de emissão de poeiras inferiores a 50 mg/m3 nos efluentes gasosos tratados (gases à saída).
Relativamente aos agregados de argila expandida, ver MTD específicas do sector (Secção 5.2.4).
5.1.4 Compostos gasosos
As considerações gerais relativas às emissões de compostos gasosos podem ser encontradas na Secção 3.1.1.2.
5.1.4.1 Medidas/técnicas primárias
a) As MTD devem reduzir as emissões de compostos gasosos (isto é, HF, HCl, SOX, COV, metais pesados) de efluentes
gasosos resultantes da cozedura nos fornos através da aplicação de uma ou de uma combinação das seguintes medidas/técnicas primárias:
I. redução da entrada de percursores poluentes. Neste contexto ver Secção 4.3.1, onde são apresentadas várias possibilidades
de redução da entrada de diferentes percursores poluentes
II. optimização da curva de cozedura. Neste contexto ver Secção 4.3.3.1 onde são apresentados vários aspectos do processo
de optimização da curva de aquecimento do processo de cozedura.
b) As MTD devem manter as emissões de NOX resultantes dos efluentes gasosos dos processos de cozedura nos fornos
abaixo dos 250 mg/m3 como valor médio diário em referência a NO2, para temperaturas de fornos abaixo dos 1300 ºC, ou
abaixo dos 500 mg/m3 como valor médio diário em referência a NO2 para temperaturas de fornos iguais ou superiores a
1300 ºC, através da aplicação de uma combinação de medidas/técnicas primárias (ver Secção 4.3.1 e 4.3.3, em particular
na redução a entrada de percursores de NOX) excepto para agregados de argila expandida.
c) As MTD devem manter as emissões de NOX resultantes de efluentes gasosos (off-gases) de motores de co-geração
abaixo dos 500 mg/m3, como valor médio diário expresso em NO2 através da aplicação de medidas de optimização do
processo (ver secções 4.1.3 e 4.3.1).
5.1.4.2 Medidas/técnicas secundárias e em combinação com as medidas/técnicas primárias
As MTD devem levar à redução as emissões de compostos gasosos inorgânicos dos efluentes gasosos, resultantes do
processo de cozedura nos fornos, através da aplicação de uma das seguintes medidas/técnicas:
a) colunas de adsorção em série (tipo cascata) (ver Secção 4.3.4.1)
b) depuração a seco de efluentes gasosos com um filtro (filtro de mangas ou precipitador electrostático, ver Secção 4.3.4.3)
Através do uso de uma combinação de medidas/técnicas primárias, conforme é referido na Secção 5.1.4.1.a e/ou medidas/técnicas secundárias conforme é referido nesta secção, os seguintes níveis de emissão de compostos inorgânicos
gasosos nos efluentes gasosos resultantes do processo de cozedura nos fornos são alcançados os níveis VEA associados às MTD:
Parâmetro
Fluoreto na forma de HF
Cloro na forma de HCl
SOx na forma de SO2Teor em enxofre das matérias-primas <0,25 %
SOx na forma de SO2Teor em enxofre das matérias-primas >0,25 %
Unidade, em valor médio diário
Valor de emissão associado (VEA) à MTD1)
mg/m3
mg/m3
mg/m3
mg/m3
1- 102)
1- 303)
<500
500 - 20004)
1)
As gamas dependem do teor poluente (percursor) das matérias-primas, por exemplo, num processo de cozedura de produtos de cerâmica com
baixo teor poluente (percursor) nas matérias-primas, os valores mais baixos correspondem à MTD, e num processo de cozedura de produtos de
cerâmica com elevado teor poluente (percursor) nas matérias-primas, os valores mais altos correspondem ao nível das emissões associado à MTD.
2)
O nível mais elevado da MTD pode diminuir de acordo com as características da matéria-prima.
3)
O nível mais elevado da MTD pode diminuir de acordo com as características da matéria-prima. Além disso, o nível elevado das emissões associado
à MTD não deve impedir a reutilização das águas residuais.
4)
O nível mais elevado da MTD aplica-se apenas às matérias-primas com um extremamente elevado teor em enxofre.
Tabela 5.1 : Valores de emissão associados às MTD para os compostos gasosos inorgânicos provenientes dos efluentes gasosos dos fornos de cozedura.
5.1.5 Águas residuais de processo (emissões e consumos)
As considerações gerais relativas às águas residuais de processo (emissões e consumos) podem ser encontradas na Secção
3.1.2 e na Secção 3.2.2.
a) as MTD devem reduzir o consumo de água através da aplicação de medidas de optimização do processo. Neste
contexto, ver Secção 4.4.5.1 onde são apresentadas várias medidas de optimização do processo, as quais podem ser
aplicadas quer individualmente quer em combinação.
b) as MTD devem prever o tratamento através da aplicação de sistemas de tratamento de águas residuais de processo.
Neste contexto ver Secção 4.4.5.2 onde são apresentados vários sistemas de tratamento de águas residuais de processo, que podem ser aplicados quer individualmente quer em combinação para assegurar que a água é adequadamente
tratada para ser reutilizada no processo de fabrico ou para ser descarregada, seja directamente para a água ou indirectamente num sistema municipal de tratamento de águas residuais.
c) as MTD devem reduzir as emissões de cargas poluentes nas descargas de águas residuais. Os níveis seguintes de
emissão associados – VEA, nas descargas de águas residuais associados às MTD:
Parâmetro
Unidade
Valor de emissão associado (VEA) à MTD (amostra composta durante 2 horas)
Matérias em suspensão
AOX
Chumbo (Pb)
mg/l
mg/l
mg/l
50,0
0,1
0,3
Zinco (Zn)
Cádmio (Cd)
mg/l
mg/l
2,0
0,07
Tabela 5.2 : Valor de emissão associado à MTD para a descarga de águas residuais
Se mais de 50% da água tratada for reutilizada no processo de fabrico, maiores concentrações destes poluentes podem
ainda ser MTD VEA, desde que as cargas poluentes específicas por quantidade de produção (kg de matérias-primas
processadas) não sejam superiores à carga poluente resultante de uma taxa de reciclagem de água inferior a 50%.
5.1.6 Lamas
As considerações gerais em relação a lamas podem ser encontradas na Secção 3.1.3
As MTD devem reciclar/reutilizar as lamas através da aplicação de uma ou uma combinação das seguintes técnicas:
a) sistemas de reciclagem de lamas (ver Secção 4.5.1.1)
b) reutilização de lamas em outros produtos (ver Secção 4.5.1.2).
5.1.7 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
Considerações gerais em relação às perdas de processo sólidas/resíduos sólidos podem ser encontradas na Secção 3.1.3.
As MTD devem reduzir as perdas de processo sólidas/resíduos sólidos através do uso de uma combinação das seguintes
técnicas:
a) reutilização de matérias-primas (pasta) antes dos processos térmicos (ver Secção 4.5.2.1)
b) reutilização de caco e peças cerâmicas danificadas no próprio processo produtivo (ver Secção 4.5.2.1)
c) uso de resíduos/perdas processuais sólidas em outras indústrias (ver Secção 4.5.2.2)
d) controlo electrónico do processo de cozedura (ver Secção 4.5.2.2)
e) Optimização do modo de enforna (ver Secção 4.5.2.2)
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5.1.8 Ruído
As considerações gerais em relação ao ruído podem ser encontradas na Secção 3.1.4.
As MTD devem reduzir o ruído através do uso da combinação das seguintes técnicas (ver Secção 4.6):
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a) confinamento (encapsulamento) das unidades
b) isolamento de vibrações de fontes ruidosas
c) utilização de ventiladores de baixa rotação e silenciadores
d) colocação das janelas e portões e das unidades mais ruidosas longe de vizinhança
e) isolamento acústico (sonoro) das janelas e paredes
f) Manter portas e janelas fechadas
g) realização de actividades (exteriores) ruidosas apenas durante o dia
h) manutenção adequada da instalação
5.2 Melhores Técnicas Disponíveis específicas por sector
Esta secção contém conclusões específicas das MTD em relação a cada um dos nove sectores explicados e descritos neste
documento. As “Melhores Técnicas Disponíveis” para uma instalação específica consistirão normalmente na utilização das técnicas e medidas enumeradas na secção específica deste sector e na secção genérica, usadas individualmente ou em combinação
(Secção 5.1).
As melhores técnicas disponíveis e os intervalos de níveis de emissão e consumo associados com as melhores técnicas disponíveis (MTD VEA) estão relacionadas com as instalações com diferentes tamanhos de fornos, diferentes formas de operação
de fornos, p. ex. contínua ou intermitente, e as diferentes horas de funcionamento por ano. Considerações locais especiais não
podem ser levadas totalmente em consideração. As MTD VEA não definem nem sugerem valores limite de emissões (VLE).
Recomenda-se vivamente ler o Capítulo 5 em conjunto com o Capítulo 4 pois não só a aplicabilidade como também as restrições
tendo em vista a aplicabilidade das técnicas e medidas mencionadas no Capítulo 4 vão ter de ser tidas em consideração. As
conclusões das MTD deste Capítulo 5 não podem ser correctamente interpretadas a menos que este seja lido em conjunto com
o Capítulo 4. Para ajudar o leitor nesta tarefa, o Capítulo 5 inclui referências ao Capítulo 4.
5.2.1 Tijolos e telhas
5.2.1.1 Compostos gasosos/medidas/técnicas primárias
As MTD devem reduzir as emissões de compostos gasosos (isto é, HF, HCI, SOX) resultantes dos efluentes gasosos da
cozedura dos fornos através da adição de aditivos ricos em cálcio (ver Secção 4.3.2), caso a qualidade do produto final
não seja afectada.
5.2.1.2 Compostos orgânicos voláteis
As MTD consistem em reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis nos efluentes gasosos dos processos de
cozedura – com concentrações do efluente gasoso tal e qual (gás bruto) superiores a 100 - 150 mg/m3, consoante as características do efluente gasoso, nomeadamente composição e temperatura – para 5 - 20 mg/m3, como média diária, expressa em C
total, através de pós-combustão térmica em termo-reactores de câmara única ou tripla (ver Secção 4.3.5.1).
5.2.2 Tubos de grés
5.2.2.1 Emissões pontuais de poeiras
As MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras de processos de vidragem por atomização para 1 – 10 mg/m3
como valor médio de meia hora através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção 4.2.3.2) ou filtros laminares (lamelares) sinterizados (ver Secção 4.2.3.3).
5.2.3 Produtos refractários
5.2.3.1 Compostos orgânicos voláteis
a) as MTD devem reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis de volumes baixos de efluentes gasosos (off-gases) resultantes do tratamento com compostos orgânicos através da aplicação de filtros de carvão activado (ver Secção
4.3.4.5).
Para volumes de efluentes gasosos (off-gases) mais elevados, as MTD devem reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis resultantes do tratamento com compostos orgânicos através da aplicação de pós-combustão térmica (ver
Secção 4.3.5.1) até 5 – 20 mg/m3, como o valor médio diário expresso em C total.
b) as MTD devem reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis nos efluentes gasosos dos processos de cozedura – com concentrações do efluente gasoso tal e qual (“gás bruto”) superiores a 100 - 150 mg/m3, consoante as características
do efluente gasoso, nomeadamente composição e temperatura – para 5 - 20 mg/m3, em média diária, expresso em C total,
através de pós-combustão térmica em termo-reactores de câmara única ou tripla (ver Secção 4.3.5.1).
5.2.3.2 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
As MTD devem reduzir a quantidade de perdas de processo sólidas/resíduos sólidos sob a forma de moldes de gesso
usados através do uso de um ou de uma combinação das seguintes medidas (ver Secção 4.5.2.2):
a) substituir moldes de gesso por moldes de polímero
b) substituir moldes de gesso por moldes de metal
c) uso de misturadoras de gesso em vácuo
d) reutilização (ou ainda a reciclagem) de moldes de gesso usados por outras indústrias.
5.2.4 Agregados de argila expandida
5.2.4.1 Emissões pontuais de poeiras
As MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras resultantes de efluentes gasosos (off-gases) para 5 - 50 mg/m3,
como valor médio diário, através da aplicação de precipitadores electrostáticos (ver Secção 4.2.3.5) ou separadores por
via húmida de poeiras (ver Secção 4.2.3.4).
5.2.4.2 Compostos gasosos/medidas/técnicas primárias
As MTD devem reduzir as emissões de NOX resultantes de efluentes gasosos do processo de cozedura nos fornos rotativos abaixo dos 500 mg/m3, referentes ao valor médio diário expressos como NO2, através da aplicação de uma combinação de medidas/técnicas primárias (ver secções 4.3.1 e 4.3.3).
5.2.5 Azulejos e ladrilhos
5.2.5.1 Emissões pontuais de poeiras
a) as MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras dos processos de secagem por atomização para 1 – 30 mg/m3
como valor médio de meia hora (médias de meia hora) através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção 4.2.3.2) ou
para 1 – 50 mg/m3 através da aplicação de ciclones (ver Secção 4.2.3.1) em combinação com separadorespor via húmida
de partículas (ver Secção 4.2.3.4) nas instalações existentes, se a água de lavagem puder ser reutilizada.
b) as MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras (partículas) dos processos de secagem por atomização para
1 – 10 mg/m3, como valor médio de meia hora, através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção 4.2.3.2) ou filtros
laminares (lamelares) sinterizados (ver Secção 4.2.3.3).
5.2.5.2 Emissões de poeiras dos processos de cozedura nos fornos
As MTD devem reduzir as emissões de poeiras (partículas) de efluentes gasosos dos processos de cozedura nos fornos
para 1 – 5 mg/m3, como valor médio diário, através da aplicação de sistemas de tratamento por via seca com um filtro de
mangas (ver Secção 4.3.4.3), também usado na remoção de fluoretos.
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5.2.5.3 Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
a) as MTD devem reduzir as emissões de HF resultantes dos efluentes gasosos dos processos de cozedura nos fornos
para 1 – 5 mg/m3, como valor médio diário, através da aplicação de, p. ex., sistemas de tratamento de efluentes gasosos
com um filtro de mangas (ver Secção 4.3.4.3).
b) as MTD devem reduzir as emissões de compostos gasosos inorgânicos resultantes dos processos de cozedura nos
fornos através da aplicação de sistemas de adsorção modular (ver Secção 4.3.4.2), especialmente para caudais baixos
de efluentes gasosos (abaixo dos 18000 m3/h) e quando as concentrações de compostos inorgânicos que não HF (SO2,
SO3, HCI) e de partículas no efluente gasoso são baixas.
5.2.5.4 Reutilização de águas residuais de processo
As MTD devem reutilizar águas residuais de processo no processo de produção com índices de reciclagem de águas
residuais de processo de 50 – 100% (dependendo do tipo de produto em fabrico, ver Secção 4.4.5.1) através da aplicação
de uma combinação de medidas de optimização do processo e sistemas de tratamento de águas residuais de processo,
como referido na Secção 4.4.5.
5.2.5.5 Reutilização de lamas
As MTD devem reutilizar as lamas resultantes do tratamento das águas residuais de processo, no processo de preparação da pasta cerâmica, com taxas de 0,4 – 1,5% por peso de lamas secas adicionadas à pasta cerâmica, através da
aplicação de um sistema de reciclagem de lamas (ver Secção 4.5.1.1), quando aplicável.
5.2.6 Louça de mesa e louça ornamental (cerâmica doméstica)
5.2.6.1 Emissões pontuais de poeiras
a) as MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras (partículas) dos processos de secagem por atomização para 1
– 30 mg/m3 como valor médio de meia hora (média de meia hora) através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção
4.2.3.2) ou para 1 – 50 mg/m3 através da aplicação de ciclones (ver Secção 4.2.3.1) em combinação com separadores por
via húmida de poeiras (ver Secção 4.2.3.4) nas instalações existentes, se a água de lavagem puder ser reutilizada.
b) as MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras dos processos de secagem por atomização para 1 – 10 mg/m3,
como valor médio por meia hora, através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção 4.2.3.2) ou filtros laminares
sinterizados (ver Secção 4.2.3.3).
5.2.6.2 Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
As MTD devem reduzir as emissões de compostos gasosos inorgânicos resultantes dos processos de cozedura nos fornos através da aplicação de sistemas de adsorção modular (ver Secção 4.3.4.2), especialmente para caudais baixos de
efluentes gasosos (abaixo dos 18000 m3/h) e quando as concentrações de compostos inorgânicos que não HF (SO2, SO3,
HCI) e de partículas nos efluente gasosos são baixas.
5.2.6.3 Reutilização de águas residuais de processo
As MTD devem reutilizar águas residuais de processo, no processo de produção com taxas de reciclagem de águas
residuais de processo de 30 – 50%, através da aplicação de uma combinação de medidas de optimização do processo e
sistemas de tratamento de águas residuais de processo, como referido na Secção 4.4.5.
5.2.6.4 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
As MTD devem reduzir a quantidade de perdas de processo sólidas/resíduos sólidos sob a forma de moldes de gesso
usados através do uso de um ou de uma combinação das seguintes medidas (ver Secção 4.5.2.2):
a) substituir moldes de gesso por moldes de polímero
b) substituir moldes de gesso por moldes de metal
c) uso de misturadoras de gesso em vácuo
d) reutilização (ou ainda a reciclagem) de moldes de gesso usados por outras indústrias.
5.2.7 Louças sanitárias
5.2.7.1 Emissões pontuais de poeiras
As MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras (partículas) dos processos de secagem por atomização para 1
– 30 mg/m3, como valor médio de meia hora (média de meia hora), através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção
4.2.3.2) ou filtros laminares sinterizados (ver Secção 4.2.3.3).
5.2.7.2 Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
As MTD devem reduzir as emissões de compostos gasosos inorgânicos resultantes dos processos de cozedura nos fornos através da aplicação de sistemas de adsorção modular (ver Secção 4.3.4.2), especialmente para caudais baixos de
efluentes gasosos (abaixo dos 18000 m3/h) e quando as concentrações de compostos inorgânicos que não HF (SO2, SO3,
HCI) e de poeiras no efluente gasoso são baixas.
5.2.7.3 Reutilização de águas residuais de processo
As MTD devem reutilizar águas residuais de processo, no processo de produção com taxas de reciclagem de águas
residuais de processo de 30 – 50%, através da aplicação de uma combinação de medidas de optimização do processo e
sistemas de tratamento de águas residuais de processo, como referido na Secção 4.4.5.
5.2.7.4 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
As MTD devem reduzir a quantidade de perdas de processo sólidas/resíduos sólidos sob a forma de moldes de gesso
usados através do uso de um ou de uma combinação das seguintes medidas (ver Secção 4.5.2.2):
a) substituir moldes de gesso por moldes de polímero
b) substituir moldes de gesso por moldes de metal
c) uso de misturadoras de gesso em vácuo
d) reutilização (ou ainda a reciclagem) de moldes de gesso usados por outras indústrias.
5.2.8 Cerâmicas técnicas
5.2.8.1 Emissões pontuais de poeiras
a) as MTD devem reduzir as emissões pontuais de poeiras (partículas) dos processos de secagem por atomização para 1
– 30 mg/m3 como valor médio de meia hora (média de meia hora) através da aplicação de filtros de mangas (ver Secção
4.2.3.2) ou para 1 – 50 mg/m3 através da aplicação de ciclones (ver Secção 4.2.3.1) em combinação com separadores
húmidos de poeiras (ver Secção 4.2.3.4) nas instalações existentes, se a água de lavagem puder ser reutilizada.
b) as MTDs devem reduzir as emissões pontuais de poeiras (partículas) dos processos de secagem por atomização
para 1 – 10 mg/m3, como valor médio de meia hora (média de meia hora), através da aplicação de filtros de mangas (ver
Secção 4.2.3.2) ou filtros laminares sinterizados (ver Secção 4.2.3.3).
5.2.8.2 Compostos gasosos/medidas/técnicas secundárias
As MTD devem reduzir as emissões de compostos gasosos inorgânicos resultantes dos processos de cozedura nos fornos através da aplicação de sistemas de adsorção modular (ver Secção 4.3.4.2), especialmente para caudais baixos de
efluentes gasosos (abaixo dos 18 000 m3/h) e quando as concentrações de compostos inorgânicos que não HF (SO2, SO3,
HCI) e de partículas no efluentes gasosos são baixas.
5.2.8.3 Compostos orgânicos voláteis
As MTD devem reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis nos efluentes gasosos dos processos de cozedura
– com concentrações no efluente gasoso superiores a 100 – 150 mg/m3, consoante as características do efluente gasoso, nomeadamente composição e temperatura – para 5 – 20 mg/m3,média diária, expressa em C total, através de pós-combustão
térmica em termo-reactores de câmara única ou tripla (ver Secção 4.3.5.1).
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5.2.8.4 Perdas de processo sólidas/resíduos sólidos
As MTD devem reduzir a quantidade de perdas de processo sólidas/resíduos sólidos sob a forma de moldes de gesso
usados através do uso de um ou de uma combinação das seguintes medidas (ver Secção 4.5.2.2):
a) substituir moldes de gesso por moldes de polímero
b) substituir moldes de gesso por moldes de metal
c) uso de misturadoras de gesso em vácuo
d) reutilização (ou ainda a reciclagem) de moldes de gesso usados em outras indústrias.
5.2.9 Abrasivos com ligante inorgânico
5.2.9.1 Compostos orgânicos voláteis
As MTD devem reduzir as emissões de compostos orgânicos voláteis nos efluentes gasosos dos processos de cozedura
– com concentrações no efluente gasoso (gás bruto) superiores a 100 – 150 mg/m3, consoante as características do efluente
gasoso, nomeadamente composição e temperatura – para 5 – 20 mg/m3,média diária, expressa em C total, através de póscombustão térmica em termo-reactores de câmara única ou tripla (ver Secção 4.3.5.1).
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6. Técnicas Emergentes
para o Fabrico de Cerâmica
6.1 Queimadores de tubo radiante
6.2 Cozedura e secagem assistidas por microondas
6.3 Novo tipo de sistema de secagem
para produtos refractários
6.4 Gestão avançada das águas residuais de processo,
com recuperação integrada dos vidrados
6.5 Vidragem sem chumbo de porcelana
de mesa de alta qualidade
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6.1 Queimadores de tubo radiante
Uma redução nos valores de vapor de água nos efluentes gasosos normalmente resulta em taxas inferiores de emissão de
fluoretos, porque o mecanismo básico de libertação de flúor dos minerais argilosos é a piro-hidrólise. Esta reacção ocorre a temperaturas iguais ou superiores a 800 ºC.
Verificou-se em testes laboratoriais que a redução do teor de água na atmosfera dos fornos resultava em menores emissões de
HF, assim como de SOx. Na prática, a redução do teor de água na atmosfera dos fornos é tecnicamente difícil de alcançar, uma
vez que a água é produzida durante a combustão dos combustíveis fósseis utilizados para aquecer o forno (fase de cozedura).
Esta produção de água pode ser evitada através do aquecimento indirecto do forno com queimadores a gás de tubo radiante (ver
Secção 4.3.3.2).
Para aplicação na indústria cerâmica, os queimadores de tubo radiante são feitos de carboneto de silício com elevada condutividade térmica e elevada resistência ao calor a temperaturas fortemente flutuantes. Com estes queimadores de tubo radiante, os
fornos são aquecidos indirectamente (exceptuando a zona de pré aquecimento dos fornos) e a chama do queimador é colocada
num tubo resistente à temperatura, onde a combustão terá lugar. A transferência de calor do queimador para o processo é feita
principalmente por radiação térmica, os valores elevados correspondentes para o fluxo térmico estão entre os 70 – 120 kW/m2.
Os queimadores de tubo radiante são, em princípio, aplicáveis nos processos de fabrico de azulejos e ladrilhos, louça de mesa
e louça ornamental, louças sanitárias, cerâmica técnica e indústrias de abrasivos com ligantes inorgânicos, mas a escala de
produção nos subsectores dos tijolos e telhas, tubos de grés, produtos refractários e agregados de argila expandida é demasiado
grande. Alguns projectos demonstraram que podem ser usadas em fornos de rolos ou fornos intermitentes, apesar de a tecnologia não estar ainda comprovada no que diz respeito aos fornos de túnel.
Um projecto-piloto na Holanda, onde um forno de rolos foi equipado com queimadores de tubo radiantes para o fabrico de azulejos
e ladrilhos, apresentou emissões de HF de 0,7 mg/m3 (fabrico de azulejos) a 1,2 mg/m3 (fabrico de ladrilhos) e factores específicos
de emissão de HF de apenas 3 a 6 mg/kg. Os custos adicionais do equipamento de queimadores de tubo radiantes, funcionando
um forno com uma capacidade de produção de 500.000m2 de ladrilhos por ano, foram estimados em mais de EUR 450.000 [5,
InfoMil, 2003].
6.2 Cozedura e secagem assistidas por microondas
A cozedura ou sinterização de produtos cerâmicos é um passo fundamental no processo de fabrico. Grandes cargas trazidas por
vagões de forno dificultam a transferência de calor do exterior para o meio da estrutura e para o interior do cada tijolo individualmente. Gradientes de temperatura elevados podem conduzir a pressões térmicas e a danos nos produtos – as temperaturas à
superfície são frequentemente superiores às do interior do produto ou da estrutura.
Tem sido feita pesquisa intensiva referente à aplicação de energia de microondas na cozedura de produtos cerâmicos. Este processo aquece o produto directamente – incluindo o centro. Para que se evitem perdas indevidas de calor na estrutura do forno, a
energia de microondas tem sido usada em combinação com aquecimentos convencionais como o gás ou a energia eléctrica.
Antes de o processo poder ser aplicado à escala industrial e viável economicamente em fornos de produção em grande escala,
ainda precisam de ser resolvidos problemas técnicos, incluindo aspectos de segurança, sendo também necessário ter em consideração os elevados custos de energia eléctrica. Contudo, os trabalhos experimentais têm indicado um número significativo de
benefícios que devem ser desenvolvidos no futuro:
— minimização de pressões térmicas durante o ciclo de cozedura;
— aumento da cozedura de produtos, isto é, ciclos de cozedura muito mais curtos;
— redução considerável dos consumos energéticos de cozedura – embora possa haver menos calor residual para recuperação na secagem;
— redução de perdas processuais de produto/resíduos sólidos;
— melhorias da qualidade, incluindo ganhos significativos nas propriedades mecânicas;
— maior remoção de adesivos (de produtos refractários);
— emissões reduzidas devido ao menor consumo de energia e maior produção;
— emissões de fluoretos mais reduzidas – as quais estão directamente relacionadas com o tempo que os produtos estão
sujeitos a mais de 800 ºC;
A energia de microondas pode, em princípio, também ser usada para secagem de produtos cerâmicos (ver Secção 2.2.5.8). As
vantagens e desvantagens, enumeradas acima para a cozedura, são também válidas para o processo de secagem em fornos de
microondas. As pesquisas mostraram que secagem assistida por microondas não é aplicável a produtos com formas complexas,
apenas a formas finas [20, CERAME-UNIE, 2004] [28, Schorcht, 2005] [30, TWG Ceramics, 2005].
6.3 Novo tipo de sistema de secagem para produtos refractários
Descrição e benefícios ambientais conseguidos
A secagem de componentes refractários de grandes dimensões, tais como tampas de panela de vazamento (ladle lids) ou os
tectos de fornalhas eléctricas em arco, podem ser muito dispendiosas em termos de tempo e consumo intensivo de energia.
Através da colocação de folhas de aço inoxidável resistente ao calor (com temperaturas de até 1100 ºC) ou fibras de carbono (a
temperaturas de secagem mais baixas do que 250 ºC) como elemento de aquecimento na mistura refractária, a qual necessita
de ser vertida, o componente pode secar do interior para o exterior. As folhas ou fibras de carbono adaptam-se à estrutura e não
causam interferências.
À medida que a secagem ocorre do interior para o exterior, a água segue na mesma direcção da frente térmica. Isto reduz consideravelmente o tempo de secagem.
Controlar a temperatura da estrutura melhora substancialmente a qualidade dos componentes, resultando em melhor secagem
com menos fendas e melhor estabilidade estrutural. As melhorias foram alcançadas nos seguintes parâmetros:
— resistência à compressão a frio: +50%
— resistência à flexão: +50%
— resistência à abrasão: +70%
— prolongamento da vida útil: +50%
Esta técnica de secagem resulta numa poupança considerável de energia, a qual pode ser ainda aumentada – especialmente no
caso de componentes constitutivos de grandes dimensões – através do isolamento dos produtos refractários durante a secagem.
Efeitos cruzados sobre outros meios
Nada a registar
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
As fibras de carbono podem ser usadas em temperaturas até aproximadamente 250 ºC e as folhas de metal em temperaturas
superiores e até 1100 ºC. Testes com um componente de 9 toneladas demonstraram que as anteriores necessidades de energia
para secagem eram de 77 000 kWh a uma humidade residual de 6%. A instalação de folhas de aquecimento e o isolamento
durante a secagem reduziam os requisitos de energia para 2000 kWh, o que corresponde a uma poupança de cerca de 97%. O
tempo de secagem diminuiu de cerca de cinco para cerca de três dias.
Economia
Podem ser atingidas poupanças significativas, especialmente no caso de componentes de grandes dimensões com peso até 20
toneladas, através da redução do consumo de energia.
Força motriz da implementação
— melhor qualidade e maior vida útil dos componentes
— poupança de custos
— poupança temporal
Fábrica exemplo e literatura de referência
A técnica é usada por várias fábricas, p. ex., Wolf GmbH, Urbar, Alemanha, [30, TWG Ceramics, 2005] [32, TWG Ceramics,
2006].
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6.4 Gestão avançada das águas residuais de processo, com recuperação integrada dos vidrados
Numa fábrica de cerâmica, construiu-se um sistema-modelo inovador de tratamento de águas residuais que resultou em consideráveis reduções de poluentes e poupanças no fabrico de louças sanitárias e de mesa, azulejos e ladrilhos.
O novo sistema de águas residuais de processo é composto por cinco módulos:
— microfiltração: a água residual de processo oriunda do maior processo de vidragem (vidragem a branco, 80% do total
dos consumos de vidragem) é passada através de uma unidade de microfiltração para recuperação do vidrado. O vidrado
recuperado é devolvido à secção de preparação de vidrados
— tratamento de um afluente de água residual de processo: a água residual de processo resultante da secção
de preparação de pastas usado no fabrico de azulejos e ladrilhos, de baixo volume mas altamente contaminada, é conduzida
para uma estação de tratamento à parte. As lamas residuais daí resultantes, que contêm componentes de elevada qualidade
que ajudarão a aumentar a capacidade de sinterização do corpo cerâmico, são enviadas para a secção de preparação de pastas, enquanto que o efluente vai para a estação municipal de tratamento de águas residuais para remoção dos componentes
biodegradáveis.
— inclusão de tanques de sedimentação existentes: a água residual de processo resultante da preparação de
vidrado é conduzida através de um sistema de tanques de sedimentação, os quais foram melhorados através de medidas
adicionais e são automaticamente monitorizados. As lamas residuais resultantes são também devolvidas à secção de preparação de pastas para uso na produção de azulejos e ladrilhos, enquanto a água residual de processo é conduzida para a nova
e substancialmente mais pequena estação de tratamento de água residual de processo.
— construção de uma nova estação central de tratamento de água residual de processo: a anterior
estação de tratamento de água de processo tinha capacidade até 3500m3 de água residual de processo por dia. O desenvolvimento de estruturas nas áreas de trabalho de azulejos e ladrilhos tornou impossível a separação de águas pluviais e águas
residuais de processo quando as primeiras estações de tratamento de águas residuais foram construídas no início dos anos
70 do séc. XX. A nova estação centralizada, que representa o topo de gama, recolhe a água residual de processo da fábrica
e bombeia-a para um novo sistema acima do solo para que não se misture com as águas pluviais. Alguns ajustes nos volumes de águas residuais de processo de 700 – 800 m3/dia, assim como a redução das cargas poluentes nos fluxos de águas
residuais de processo e uma tecnologia melhorada, tornaram possível o desenho de uma estação totalmente automatizada
cujo funcionamento requer apenas 20% das necessidades originais de pessoal e gera poupanças significativas em termos de
energia e de floculantes. Parte das lamas residuais geradas nesta estação podem ser reutilizadas na produção de ladrilhos.
Uma vez que as cargas poluentes são menores e tem também um menor conteúdo de água (25% no máximo) devido ao
novo filtro-prensa, o restante pode ser depositado no próprio local de armazenamento da fábrica sem quaisquer riscos. Testes
demonstraram que o material pode também ser usado como um componente da camada de selagem mineral de sistemas
finais de cobertura tipo aterro.
— separação de águas pluviais: uma vez que as águas residuais de processo possuem rede separativa de águas isto
é, são separadas do sistema de esgotos e do subsolo, não são necessárias modernizações onerosas de velhos esgotos e
poços. A redução e automatização tendo em vista o uso de floculantes promete poupanças consideráveis a nível material e
de custos.
O redesenho do sistema tem as seguintes vantagens e desvantagens
— recuperação do vidrado branco e reutilização no processo
— poupança da capacidade de aterro
— o uso de biocidas e filtros de carvão activado deixa de ser necessário
— água residual de processo altamente contaminada é tratada separadamente
— reciclagem de lamas residuais dentro da fábrica
— as fracções biologicamente poluídas de águas residuais de processo são conduzidas para a estação municipal de tratamento de águas residuais
— fim do risco de águas residuais de processo poluídas no antigo sistema de esgotos
— poupança de energia graças à adaptação das unidades
— poupança nos floculantes para separação de lamas
Vantagens em termos de custos
— redução dos custos com pessoal em 20% do número original devido à automatização
— redução de custos com energia
— redução nos aditivos químicos
— recuperação de vidrado reutilizável
— redução dos custos para aterro
Os custos totais do sistema de tratamento de águas residuais de processo são de 2,8 milhões de euros. Devido às poupanças daí
resultantes, espera-se um retorno do investimento num período de 3 – 4 anos.
Potenciais desvantagens
Embora o sistema aqui apresentado possa ser caracterizado como um sistema modelo, os riscos que podem advir quando as
circunstâncias diferem das aqui descritas pode levar às seguintes desvantagens económicas e qualitativas:
— os custos energéticos para a tecnologia de filtração podem exceder as poupanças alcançadas com a recuperação de
matérias-primas (dependendo da quantidade original de matéria-prima perdida)
— dimensionamento da unidade de filtração com os consequentes custos excessivos de investimento ou capacidade insuficiente
— fase longa de pesquisa no uso do vidrado recuperado (podem ser necessárias correcções cromáticas)
— a mistura de fluxos afluentes só é possível até um determinado ponto, pois caso contrário não serão atingidos os efeitos
de poupança da recuperação de elevada qualidade
— é necessária elevada competência técnica tendo em vista o sistema geral
— durante a fase de planeamento têm de ser tomadas em consideração medidas redundantes.
Conclusão: este tipo de implementação de tecnologia ambiental topo de gama continua a ser um modelo de carácter experimental sujeito a condições rigidamente definidas [30, TWG Ceramics, 2005] [32, TWG Ceramics, 2006].
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6.5 Vidragem sem chumbo de porcelana de mesa de alta qualidade
Benefícios ambientais alcançados e descrição
No passado, a vidragem com chumbo foi usada sobretudo em porcelana de mesa de alta qualidade. As vantagens da vidragem
com chumbo incluem superfícies perfeitas e técnicas de processamento simples, em particular devido aos comportamentos de
fusão e humedecimento típicos de vidragens que contêm chumbo.
As vidragens sem chumbo baseadas em silicatos de boro alcalinos foram desenvolvidas por um produtor de louça de mesa e são
muito parecidas com os sistemas com chumbo em termos de qualidade e propriedades de aplicação. Isto levou a poupanças
anuais de 60 toneladas de óxido de chumbo. O uso de quantidades mínimas de aditivos orgânicos de processo significa que os
impactes ambientais devido a emissões orgânicas durante a cozedura são evitados largamente.
A vidragem é aplicada através de atomização húmida utilizando suspensões de vidragem reologicamente adaptadas. Os fluxos de
água residual de processo gerados na cabine de atomização, tal como sobreatomização e água de limpeza da cabine e das caixas,
bem como pó de vidrado do separador a seco são tratados e reutilizados na vidragem, conjuntamente com o vidrado fresco. Este
ciclo fechado de vidragem tornou possível a optimização da entrada de vidrado (perdas de vidrado e requisitos actuais). Os processos térmicos – secagem e cozedura - a jusante foram adaptados aos novos sistemas de vidragem e optimizados.
Os padrões simples não requerem cozedura adicional e podem ser cozidos em conjunto com o vidrado usando uma técnica sob o
vidrado. Os padrões complexos, coloridos, contendo vidrado sob ou sobre esses padrões têm de ser cozidos separadamente.
Efeitos cruzados sobre outros meios
É necessária mais energia para o tratamento e recuperação de águas residuais de processo resultantes da aplicação de vidrado.
Parâmetros de funcionamento e aplicabilidade
Esta técnica é usada em porcelana de mesa de alta qualidade. O seu uso em padrões coloridos sob o vidrado ainda não é possível
ou iria necessitar de um investimento adicional.
Economia
Com esta técnica, o produtor consegue anualmente poupanças de 60 toneladas de óxido de chumbo em dois locais de produção.
A conversão para esta técnica foi levada a cabo num quadro de optimização fundamental do processo no seu todo. A implementação desta técnica como parte do processo de modernização tecnológica levou a uma maior viabilidade económica e maior
competitividade no mercado mundial.
Força motriz para a implementação
Poupança de custos e prevenção de emissões de chumbo.
Unidades exemplo e literatura de referência
Villeroy & Boch AG, Alemanha, [30, TWG Ceramics, 2005], [32, TWG Ceramics, 2006].
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7. Observações Finais
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Calendário dos trabalhos
Fontes de informação e desenvolvimento deste documento
Lacunas de informação ainda existentes
Nível de consenso na reunião final do TWG
Recomendações para trabalhos futuros
Sugestão de tópicos para pesquisas futuras de I&D
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Calendário dos trabalhos
A troca de informações relativamente às Melhores Técnicas Disponíveis na Indústria Cerâmica foi efectuada desde o final de
2003 até ao início de 2006, com o grupo técnico de trabalho (TWG) internacional criado para o efeito. Elaborar e desenvolver este
documento, baseado nos dados e comentários fornecidos pelas duas consultas e pela reunião final do TWG, levou aproximadamente dois anos e meio. A Tabela 7.1 mostra os principais momentos dos trabalhos.
Início dos trabalhos do BREF relativo à cerâmica
Reunião inicial
1ª versão
Comentários sobre a 1ª versão
2ª versão
Comentários sobre a 2ª versão
Alteração da autoria do BREF
Reunião final do TWG
Versão final
Outubro 2003
1 - 2 Dezembro 2003
Outubro 2004
Janeiro 2005
Junho 2005
Setembro 2005
Setembro 2005
14 - 17 Fevereiro 2006
Setembro 2006
Tabela 7.1 : Calendarização do processo de trabalho do BREF relativo à indústria cerâmica
Fontes de informação e desenvolvimento deste documento
Este documento baseia-se em mais de 30 fontes de informação, com dados essenciais fornecidos tanto pela indústria como pelos
Estados-membros. Alguns relatórios são propositadamente anteriores à reunião inicial para fornecer, deste modo, informação
vocacionada para a evolução deste documento, tendo muitas contribuições sido fornecidas após a reunião inicial. Os relatórios,
considerados blocos estruturantes deste documento, foram submetidos pela CERAME UNIE, a federação europeia do sector
representante da maioria dos produtores de cerâmica Europeus, e pelos Estados-membros Áustria, Bélgica, Finlândia, Alemanha,
Itália, Holanda, Portugal e Espanha.
A informação útil adicional foi obtida durante visitas a locais de produção de cerâmica na Áustria, Bélgica, Dinamarca, Finlândia,
França, Alemanha, Itália e Espanha, normalmente organizadas e acompanhadas por elementos do TWG.
Este documento foi elaborado com base em cerca de 1000 comentários feitos à primeira versão e em mais de 750 à segunda
por parte de quase todos os elementos do TWG. Neste contexto, é necessário realçar que a troca de informações foi, de facto,
efectuada entre a UE-15, pois os 10 novos Estados-membros da UE-25, com poucas excepções, não participaram activamente.
Tendo por base a informação fornecida e os comentários recebidos, o âmbito e a estrutura deste documento foram desenvolvidos
de modo a que os nove principais subsectores da cerâmica fossem incluídos. Os quais são:
— azulejos e ladrilhos
— tijolos e telhas
— louça utilitária e decorativa
— produtos refractários
— louças sanitárias
— cerâmicas técnicas
— tubos de grés
— agregados de argila expandida
— abrasivos com ligante inorgânico
A ordem dos capítulos deste documento (Resumo BREF, Prefácio, Âmbito, Capítulos 1 – 9 incluindo MTD – Capítulo 5 e Observações Finais – Capítulo 7) obedece à ordem normalizada do esquema e guia BREF. Este esquema e Guia BREF foi fornecido pelo
Fórum de Troca de Informação (FTI), criado pela Comissão Europeia para facilitar a troca de informações relativas à PCIP (neste
contexto, ver também o Prefácio).
Lacunas de informação ainda existentes
Apesar das muitas informações úteis e dos muitos comentários, em relação a vários assuntos têm de ser realçados alguns problemas de informação e respectivas consequências para o documento:
— Em certa medida, a ausência de informação quantitativa consistente em relação a dados económicos reais (custo) de
técnicas de redução, para além das técnicas de tratamento/depuração do gás de combustão, contextualizadas com os respectivos resultados. Isto resultou em algumas informações económicas mais qualitativas do que quantitativas, especialmente
no Capítulo 4 e, consequentemente, em algumas conclusões sobre as MTD que são agora principalmente baseadas numa
abordagem qualitativa.
— A multiplicidade de conjuntos de produtos e fases individuais de processo do fabrico levaram também a declarações mais
qualitativas do que quantitativas, especialmente nas conclusões sobre as MTD em relação à eficácia energética. As informações submetidas neste contexto demonstraram muitos aspectos ou detalhes mas levaram à conclusão de que, até este
momento, as declarações quantitativas relacionadas com este assunto são complicadas de elaborar.
— Relativamente ao uso de combustíveis alternativos (por exemplo, biogás/biomassa) ou sólidos (por exemplo, carvão, coque de petróleo), foram fornecidos apenas alguns dados de emissões e consumos, a maior parte demasiado tarde no decorrer
do processo deste documento – alguns deles até durante a reunião final do TWG – e, portanto, não puderam ter sido tomados
em consideração.
Nível de consenso na reunião final do TWG
Os principais pontos de discussão da reunião final do TWG foram as conclusões sobre as MTD, que podem ser referidos a dois
níveis:
— Conclusões sobre as MTD genéricas, isto é, as que são globalmente aplicadas a toda a indústria cerâmica
— Conclusões sobre as MTD específicas a cada sector, isto é, as que são aplicadas nos nove principais subsectores da
indústria cerâmica abrangidos por este documento
As propostas de MTD foram discutidas caso a caso e neste contexto específico, discutiu-se e concluiu-se também que o capítulo
sobre as MTD não estabelece nem propõe valores-limite de emissão mas sugere valores de emissão e consumo associados com
a utilização de uma selecção de MTD e que as “Melhores Técnicas Disponíveis” para uma instalação específica são geralmente
a utilização de uma única ou a combinação de técnicas e medidas enumeradas no capítulo sobre as MTD, tanto a nível global
(genérico) como a nível específico de cada sector.
Outro ponto de discussão foi a menção explícita, no capítulo das Observações Finais, das dificuldades em lidar com a informação
recebida muito tarde. Isto é particularmente relevante para o coque de petróleo enquanto combustível para o processo de cozedura nos fornos, assim como a recomendação de uma recolha mais profunda de informação a fim de ajudar a actualização deste
documento sobre cerâmica.
Durante a reunião final do TWG foi alcançado um elevado nível de consenso, não ficando registadas quaisquer opiniões divergentes, e, portanto – tal como foi visto retrospectivamente durante o período de troca de informações – o processo de troca de
informações foi bem-sucedido.
Recomendações para trabalhos futuros
A troca de informações e o seu resultado, ou seja, este documento, representam um importante passo no sentido de alcançar a
prevenção e o controlo integrados da poluição causada pela indústria cerâmica. Trabalhos futuros poderiam continuar o processo
ao fornecer informações vindas de todos os 25 Países-Membros da União Europeia, incluindo os dados reais sobre os custos das
técnicas de redução e mais dados sobre a eficiência energética relacionada com as respectivas técnicas.
Além disso, serão necessárias mais informações acerca de combustíveis alternativos e sólidos, incluindo dados sobre todo o tipo
de emissões e consumos, por exemplo, medições reais de emissões, de modo a obter um total conhecimento sobre o comportamento das emissões para uma futura revisão deste documento.
Além disso, os níveis (valores) de emissão associados à MTD (VEA MTD) têm de ser analisados pelos diversos participantes
para a revisão deste documento, em especial no que diz respeito às gamas dos VEA MTD nas emissões de SOx provenientes do
processo de cozedura nos fornos com a utilização de matérias-primas com elevado teor de enxofre, tomando em consideração
as técnicas inovadoras de redução/tratamento.
Na revisão deste documento, deve ser encarado como referência o nível de 17% de oxigénio.
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Sugestão de tópicos para pesquisas futuras de I&D
No que diz respeito às técnicas descritas no capítulo sobre Técnicas Emergentes (Capítulo 6) em particular, será ainda necessário
e útil efectuar algum trabalho de I&D para que estas técnicas sejam consideradas na determinação da MTD na indústria cerâmica.
Além disso, a Comissão Europeia está a lançar e a apoiar, através dos programas IDT (Investigação e Desenvolvimento Tecnológico), um conjunto de projectos na área das tecnologias limpas, técnicas de tratamento e reciclagem de efluentes e estratégias
de gestão. Potencialmente, estes projectos poderiam contribuir de forma útil para futuras revisões do BREF. Os leitores estão,
portanto, convidados a informar o EIPPCB (Serviço Europeu de Prevenção e Controlo da Poluição Integrados) sobre quaisquer
resultados de pesquisas relevantes para o âmbito deste documento (ver também o prefácio deste documento).
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8. Bibliografia
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VITO (2003). “The Flemish BAT-report on the ceramic industry (brick and roof tile industry),
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205
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9. Glossário
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TERMO PORTUGUÊS
%-peso
%-vol
µg
µS
Absorção
AC
Acidificação
Ácido
Adsorção
Aeração
Aeróbio
AL
Álcali ou base
Anaeróbio
AOX
Argila
atm
bar
Barbotina
Biodegradável
Biodiversidade
DEFINIÇÃO
Percentagem em peso.?.
Percentagem em volume.
micrograma.
microsiemens.
Processo volumétrico, no qual uma substância permeia outra (embebendo-a)
Água de alimentação da caldeira para produzir vapor.
Adicionar ácido a uma substância para que esta adquira propriedades ácidas.
Doador de protões. Uma substância que liberta, mais ou menos imediatamente,
iões de hidrogénio numa solução aquosa.
Processo de superfície; a acumulação de moléculas de um gás ou líquido para formar uma
película fina na superfície de um sólido (assimilação à superfície).
Acto de misturar líquido com ar (oxigénio).
Processo biológico que ocorre na presença de oxigénio.
Agregado leve de argila expandida: agregado de argila dilatada produzido pelo aquecimento
súbito de argilas adequadas tanto num forno rotativo como num forno de sinterização.
Receptor de protões. Uma substância que recebe, mais ou menos imediatamente, iões de
hidrogénio numa solução aquosa.
Processo biológico que ocorre na ausência de oxigénio.
Compostos orgânicos halogenados absorvidos. A concentração total em miligramas por
litro, expressa em cloro, de todos os compostos halogenados (excepto flúor) presentes
numa amostra de água capazes de serem adsorvidos em carvão activado.
Material natural caracterizado pela sua plasticidade, tal como é retirado do barreiro ou
depois de ter sido moído e misturado com água.
Atmosfera normal (1 atm = 101 325 N/m2).
bar (1,013 bar = 1 atm).
Suspensão em água de argila e/ou outros materiais cerâmicos.
Que pode ser decomposto física e/ou quimicamente por microrganismos. Por exemplo,
vários produtos químicos, restos de comida, o algodão, a lã e o papel são biodegradáveis.
O número e variedade de diferentes organismos nos complexos ecológicos onde ocorrem
naturalmente. Os organismos são organizados em vários níveis, desde ecossistemas completos a estruturas bioquímicas que são a base molecular da hereditariedade. Portanto, o
termo abrange diferentes ecossistemas, espécies e genes que têm de estar presentes para
existir um ambiente saudável. A cadeia alimentar tem de ser caracterizada por um elevado
número de espécies, representando inúmeras relações predador-presa.
TERMO PORTUGUÊS
DEFINIÇÃO
Chacota (biscuit)
(1) Louça de barro que tem de ser cozida mas ainda não vidrada
(2) Esta palavra, com o significado de «não-vidrado», é utilizada em expressões compostas como «cozedura de chacota».
Documento de referência das MTD.
Benzeno, tolueno, etilbenzeno, xileno.
Benzeno, tolueno, xileno.
Rocha mineral composta apenas por CaCO3; utilizada como tal ou como matéria-prima
na produção de cal viva (óxido de cálcio) por descarbonização e de cal hidratada
(hidróxido de cálcio) por hidratação.
Forma cristalina do carbonato de cálcio.
Nome originado na palavra chinesa Kao-Lin, uma encosta íngreme onde esta argila
branca foi encontrada pela primeira vez (também designado por argila de porcelana).
Densidade da carga enfornada do forno.
Peça de forno com forma especial para suporte de, por exemplo,
telhas durante a cozedura.
Carência bioquímica de oxigénio: a quantidade de oxigénio dissolvido necessário
para os microrganismos poderem decompor matéria orgânica. A unidade de medida é
mg O2/l. Na Europa, a CBO é normalmente medida após 3 (CBO3), 5 (CBO5)
ou 7 (CBO7) dias.
Concentração de efeito 50. A concentração na qual são observados efeitos em 50%
da população de ensaio após a administração de uma dose única. Os efeitos incluem
a imobilização de dáfnias, a inibição do crescimento, da divisão celular ou da produção de biomassa, ou a produção de clorofila pelas algas.
Comité Europeu de Normalização.
O termo «cerâmica» (produtos cerâmicos) é, geralmente, utilizado para materiais
inorgânicos (possivelmente, com algum conteúdo orgânico), formados por compostos
metálicos e endurecidos através de um processo de cozedura.
Concentração letal 50. A concentração mais baixa de uma substância, na água ou
no ar ambiente, em miligramas por litro, suficiente para causar a morte de 50% da
população de ensaio num determinado período de tempo (por exemplo, 96 horas em
peixes, 28 horas em dáfnias).
Concentração mínima com efeitos observáveis. A concentração mais baixa, determinada em laboratório, de uma substância de ensaio com efeitos negativos observáveis.
Compostos orgânicos de cloro adsorvíveis.
ver Efeitos conjugados.
(1) Mistura de matérias-primas que aguarda ser moldada em produtos de cerâmica
(2) Interior da louça de barro, em oposição ao vidrado
BREF
BTEX
BTX
Calcário
Calcite
Caulino
Capacidade do forno
Cassete
CBO
CE50
CEN
Cerâmica
CL50
CMEO
COCl
Conflitos conjugados
Corpo
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DEFINIÇÃO
COT
COV
Cozedura
Carbono orgânico total.
Compostos orgânicos voláteis.
Processo de tratamento térmico de louças cerâmicas num forno para desenvolver ligações
vidradas ou cristalinas, dando, assim, aos objectos, propriedades associadas com um
material cerâmico.
Carência química de oxigénio: a quantidade de dicromato de potássio, convertida em oxigénio, necessária para que ocorra a oxidação química, a cerca de 150 ºC, de substâncias
existentes nas águas residuais de processo.
Concentração sem efeitos agudos observáveis.
Concentração sem efeitos observáveis.
Massa de peças a cozer, sem auxiliares de cozedura, no volume da carga em relação ao
total de volume do forno.
Grau de dureza da água.
Dose letal 50. A dose mais baixa de uma substância administrada a espécies como
ratinhos e ratos, suficiente para causar a morte de 50% da população de ensaio num
determinado período de tempo (nunca superior a 14 dias), convertida em miligramas da
substância de ensaio por quilogramas de massa corporal.
Dimensão nominal.
Tipo de calcário cuja fracção de carbonato é dominada por dolomite mineral, carbonato de
cálcio e magnésio, CaMg(CO3).
Cálculo do impacto ambiental das emissões para água/ar/solo, utilização de energia,
consumo de matérias-primas, ruído e extracção de água (isto é, todos os requisitos da
Directiva PCIP).
Fluido físico (ar ou água com contaminantes) que forma uma emissão.
Efluente gasoso (off-gas) emitido por processos de cozedura/combustão (flue-gas).
Termo genérico para o gás/ar libertado durante os processos de combustão
ou extracção a temperatura ambiente.
Gabinete Europeu de IPPC
Libertação directa ou indirecta de substâncias, vibrações, calor ou ruído a partir de fontes
individuais ou difusas numa instalação para o ar, água ou solo.
Emissões resultantes do contacto directo de substâncias com poeiras, voláteis ou leves,
com o ambiente (atmosfera, em condições normais de funcionamento). Estas podem
resultar:
- do próprio desenho do equipamento (por exemplo, filtros, secadores, etc.)
- das condições de funcionamento (por exemplo, durante a transferência de material entre
contentores)
- do tipo de operação (por exemplo, actividades de manutenção)
-ou da libertação gradual para outro meio (por exemplo, para água de refrigeração ou
águas residuais de processo).As emissões fugitivas são um subtipo de emissões difusas.
CQO
CSAO
CSEO
Densidade da carga enfornada
dH
DL50
DN
Dolomite
Efeitos conjugados
Efluente
Efluente gasoso
Efluente gasoso (off-gas)
EIPPCB
Emissão
Emissão difusa
TERMO PORTUGUÊS
DEFINIÇÃO
Emissão específica
Emissão relacionada com uma base de referência, tal como a capacidade de produção, ou
produção efectiva (por exemplo, massa por tonelada ou por unidade produzida).
Emissão provocada por equipamento pouco estanque ou por fugas: emissões para o
ambiente resultantes de uma perda gradual de estancamento de uma peça de equipamento
destinada a conter um fluido (gasoso ou líquido), basicamente causado por uma diferença
de pressão e uma fuga que dela resulta. Exemplos de emissões fugitivas: fuga num rebordo, numa bomba, num equipamento vedado ou estanque, etc.
Revestimento de barbotina, branco ou colorido, aplicado a um corpo cerâmico poroso para
melhorar a sua aparência.
Termo genérico para as peças de material refractário utilizado no suporte dos produtos cerâmicos durante a cozedura no forno (auxiliares de cozedura).
Designa uma temperatura de 273 K e uma pressão de 1013 hPa.
Poluição de uma massa de água por esgotos, fertilizantes arrastados do solo e resíduos
industriais (nitratos e fosfatos inorgânicos). Estes compostos estimulam o crescimento de
algas, ao reduzir o teor de oxigénio da água, causando também a morte de animais com
elevada necessidade de oxigénio.
Floculação descontínua.
Fontes de emissões de tipo difuso ou directo que são múltiplas e distribuídas no interior de
uma área definida.
Fuelóleo pesado
Instalação de elevada temperatura utilizada para cozer peças de cerâmica
Composição cerâmica que foi fundida, temperada de modo a formar um vidro
e normalmente granulada.
Fuelóleo ultra leve
Substância que, mesmo em pequenas quantidades, diminui o ponto de fusão dos materiais
nos quais existe naturalmente (por exemplo, substâncias alcalinas na argila) ou dos materiais aos quais é adicionada (por exemplo, o bórax adicionado aos vidrados).
Tipo amorfo de carbonato de cálcio.
Gigajoule.
Gás natural liquefeito.
Gás de petróleo liquefeito.
Hectopascal.
Emissão fugitiva
Engobe
Equipamento do forno
Estado padrão
Eutrofização
FD
Fontes difusas
FOP
Forno
Frita
Fuelóleo UL
Fundente
Carbonato de cálcio
GJ
GNL
GPL
hPa
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DEFINIÇÃO
IEF
Imissão
Instalação
Fórum de Intercâmbio de Informação (órgão consultivo informal no âmbito da Directiva IPPC.
Ocorrência e o nível de uma substância poluente, odor ou ruído no ambiente.
Unidade técnica estacionária onde ocorrem uma ou mais actividades mencionadas no Anexo
I da Directiva IPPC, e quaisquer outras actividades directamente relacionadas desenvolvidas
nesse local e que podem ter influência nas emissões e na poluição.
Instalação em funcionamento ou, de acordo com a legislação em vigor antes da data na qual
esta Directiva entrou em efeito, uma instalação autorizada ou, segundo a autoridade competente, passível de requerer autorização, desde que essa instalação comece a funcionar nunca
depois de um ano após a data na qual esta Directiva entre em efeito.
Prevenção e Controlo Integrados da Poluição.
equivalente de toxicidade de dioxinas/furanos.
Kelvin (0 ºC = 273,15 K).
quilocaloria (1Kcal = 4,19 kJ).
quilowatt-hora (1kWh = 3900kJ = 3,6 MJ).
Suspensão com um teor relativamente elevado de sólidos.
Alquilbenzenossulfonato linear.
Produtos cerâmicos, moldados, mas ainda por secar ou cozer.
Este termo aplica-se, geralmente, a louças de cerâmica doméstica.
Metro cúbico normal.
Caudal: salvo indicação em contrário no presente documento, os caudais correspondem a
18% em volume de oxigénio e ao estado padrão.
Óxido de magnésio.
Carbonato de magnésio (MgO).
Técnica que, de alguma forma, altera o modo como o processo central se desenvolve, reduzindo, portanto, a emissão bruta ou o consumo (ver técnica de fim de ciclo).
Ver técnica de fim de ciclo.
Concentração: salvo indicação em contrário no presente documento, as concentrações de
substâncias ou de misturas gasosas correspondem às das emissões gasosas secas a 18%
em volume de oxigénio e ao estado padrão e as concentrações em benzeno correspondem a
15% em volume de oxigénio e ao estado padrão.
Megajoule (1MJ = 1000 kJ = 100 J.
Instalação existente
IPPC
I-TEQ
K
kcal
kWh
Lama
LAS
Louça em verdea
Louça de barro
m3(n)
m3/h
Magnésia
Magnesite
Medida/técnica primária
Medida/técnica secundária
mg/m3
MJ
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DEFINIÇÃO
MPa
MS
Megapascal.
Matéria seca (teor de sólidos). A massa remanescente de um material após a cozedura pelos
métodos normais de ensaio.
Melhores técnicas disponíveis.
Não disponível.
Não aplicável.
Hidrocarbonetos compostos por um ou mais anéis saturados de 5 ou 6 átomos de carbono
nas suas moléculas, com ramificações parafínicas (adjectivo: nafténico).
Valor de emissão associado à MTD.
Nitrogénio determinado pelo método de Kjeldahl.
Qualquer pessoa, singular ou colectiva, que opera ou controla a instalação ou, se previsto
pela legislação nacional, alguém a quem tenha sido delegado poder de decisão económica
sobre o funcionamento técnico da instalação.
Poeiras.
Precipitador electrostático.
Símbolo para a acidez ou alcalinidade de uma solução. É um número equivalente ao logaritmo, de base 10, do inverso da concentração de iões de hidrogénio numa solução aquosa.
Produto interno bruto.
Pequena(s) e média(s) empresa(s).
Substância individual ou grupo de substâncias que podem causar danos
ou afectar o ambiente.
Partes por milhão.
Politetrafluoroetileno (Teflon).
Rotações por minuto.
Sem dados.
Termo genérico para a densificação por calor de um pó compacto para produzir um corpo
policristalino.
processo no qual uma substância recebe ou fixa outra por absorção ou adsorção.
(Teor de) sólidos em suspensão (na água) (ver também SST).
(Teor de) sólidos em suspensão totais (na água) (ver também SS).
(Teor de) sólidos totais. Teor de sólidos antes da secagem do material.
Substâncias química que são ou naturais ou idênticas a substâncias naturais. São exemplos
as hormonas, feromonas e enzimas. As substâncias bioquímicas funcionam como pesticidas
através de modos de acção não-tóxicos e não-letais, tais como a perturbação dos hábitos de
acasalamento dos insectos, a regulação do crescimento ou a actuação como repelentes.
MTD
n.d.
n.a.
Naftenos
MTD VEA
N-Kj
Operador
Partículas
PES
pH
PIB
PME
Poluente
ppm
PTFE
rpm
s.d.
Sinterização
Sorção
SS
SST
ST
Substâncias bioquímicas
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DEFINIÇÃO
Técnica de fim de ciclo
Técnica que reduz as emissões ou os consumos finais por um qualquer processo adicional
mas que não altera o funcionamento essencial do processo central. Sinónimos: «técnica
secundária”, «técnica de redução». Antónimos: «técnica integrada no processo», «técnica primária» (técnica que, de alguma forma, altera o modo de funcionamento do processo central,
reduzindo, portanto, as emissões brutas ou os consumos).
Tipo de tijolo de construção, que pode ser de qualidade de tijolo industrial ou tijolo face-à-vista com baixa absorção de água e elevada resistência à compressão.
Terajoule.
Efeitos negativos que resultam de uma dose ou exposição única de uma substância química;
qualquer efeito negativo que ocorra num curto período de tempo, normalmente inferior a 96
horas. Este termo é geralmente utilizado para descrever efeitos em animais de laboratório.
Grupo técnico de trabalho.
Massa, convertida em termos de determinados parâmetros específicos, a concentração e/ou
o nível de uma emissão, que podem ou não ser excedidas durante um ou mais períodos de
tempo.
Fina camada vítrea na superfície de um produto cerâmico através da cozedura do revestimento aplicado.
Referente a vidragem, que é utilizada em expressões compostas como «louça vidrada» e
«cozedura do vidrado».
Sólido sem ordenação em gama longa na distribuição dos seus átomos.
Processo destinado a avaliar ou determinar o valor real e as variações de uma emissão ou
outro parâmetro, baseado nos procedimentos de vigilância sistemática, periódica ou no local,
inspecção, amostragem e medição ou outros métodos de avaliação destinados a fornecer
informações sobre quantidades emitidas e/ou tendências para poluentes emitidos.
Este termo, com o significado de “vidrado”, é aplicado a peças de cerâmica, que, ao
resultarem de um elevado grau de vitrificação (em oposição a sinterização), possuem uma
porosidade extremamente baixa.
Fusão parcial progressiva de uma argila, ou de um corpo, como resultado de um processo de
cozedura.
Condutividade térmica
Tijolo de revestimento
TJ
Toxicidade aguda
TWG
Valores-limite de emissão
Vidrado (subst.)
Vidrado (adj.)
Vidro
Vigilância
Vítreo
Vitrificação
W/(mK)
SÍMBOLOS QUÍMICOS
SÍMBOLOS QUÍMICOS
Al
H2O
PbO
Al2O3
HCl
Pr
BaO
HCN
Pt
BN
HF
Rh
Ca
K2O
Alumínio
CaSO4
Na2SO3
SO3
Cd
NaCl
SOx
Ce
NaF
Ti
Co
NaHCO3
TiN
CO
NaHO
Sulfato de cálcio
S
Ca(OH)2
MgCO3
Sb
CaCl2
MgO
Si
CaCO3
Mn
SiC
CaF2
Mo
SiO2
CaO
Enxofre
TiO2
CO2
NH3
V
Cr
Ni
W
Cu
NO2
WB2
F
NOx
Zn
Fe
Dióxido de titânio
Na2CO3
Sn
CaSO3
Na2O
SO2
Carbonato de sódio
O2
Zr
Fe2O3
Pb
ZrO2
Oxigénio
Água
Óxido de chumbo
Óxido de alumínio
Cloreto de hidrogénio
Praseodímio
Óxido de bário
Cianeto de hidrogénio
Platina
Nitreto de boro
Fluoreto de hidrogénio
Ródio
Cálcio
Óxido de potássio
Hidróxido de cálcio
Carbonato de magnésio
Antimónio
Cloreto de cálcio
Óxido de magnésio
Silício
Carbonato de cálcio
Manganésio
Carboneto de silício
Fluoreto de cálcio
Molibdénio
Dióxido de silício
Óxido de cálcio
Estanho
Sulfito de cálcio
Óxido de sódio
Dióxido de enxofre
215
Sulfito de sódio
Trióxido de enxofre
Cádmio
Cloreto de sódio
Óxidos de enxofre
Cério
Fluoreto de sódio
Titânio
Cobalto
Bicarbonato de sódio
Nitreto de titânio
Monóxido de carbono
Hidróxido de sódio
Dióxido de carbono
Amónia
Vanádio
Crómio
Níquel
Tungsténio
Cobre
Dióxido de azoto
Boreto de tungsténio
Flúor
Óxidos de nitrogénio
Zinco
Ferro
Zircónio
Óxido de ferro
Chumbo
Dióxido de zircónio
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