!"#$"
%'&)(*&)+,.- /10.2*&4365879&4/1:.+58;.2*<>=?5.@A2*3B;.- C)D 5.,.5FE)5.G.+&4- (IHJ&?,.+/?<>=)5.KA:.+5MLN&OHJ5F&4E)2*EOHJ&)(IHJ/)G.- D - ;./);.&
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
GESTÃO DA ENERGIA NA PRODUÇÃO
DE CIMENTO PORTLAND COM USO DE
MINERALIZADORES E COMBUSTÍVEIS
ALTERNATIVOS
Lucas Irineu Tosta (UNIFEI)
[email protected]
Ana Carla de Souza (UNIFEI)
[email protected]
Rogério José da Silva (UNIFEI)
[email protected]
A indústria cimenteira apresenta grande demanda de energia, tanto
térmica quanto elétrica, para obter o produto final, o cimento
Portland. Com a evolução tecnológica do setor, sob os aspectos da
gestão energética, o uso de combustíveis alteernativos e matériasprimas secundárias, oriundas de resíduos industriais como parte da
matéria-prima e/ou combustível comumente empregada na fabricação
de cimento, vem se tornando freqüente. Tal atividade é conhecida como
co-processamento. Nos últimos anos, com o intuito de diminuir o
consumo de energia, as indústrias cimenteiras vêm investigando
substâncias mineralizadoras que possam ser encontradas nos resíduos
utilizados como combustível alternativos. Os mineralizadores
promovem a aceleração das reações químicas necessárias para
produzir cimento, e consequentemente diminuem o consumo de
combustível e até mesmo permitem que combustíveis menos nobres
possam ser empregados na fabricação de cimento Portland, uma vez
que o poder calorífico exigido ao processo é menor. Neste trabalho
pretende-se abordar o processo de fabricação de cimento Portland
com o uso de técnicas novas e promissoras que permitam o
desenvolvimento sustentável desta atividade.
Palavras-chaves: Cimento Portland, Consumo de Energia, Coprocessamento, Mineralizadores
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
1. Introdução
Desde que o homem deixou de ser nômade, ele sentiu a necessidade de um local seguro para
abrigar a si próprio e sua família, buscando um ambiente sólido para resistir as diversas
intempéries. A necessidade somada a revolução industrial no século XVIII, tornaram possível
o desenvolvimento da produção de um item de extrema necessidade para o desenvolvimento
do ser humano: o cimento Portland, cujo processo de fabricação foi patenteado em 1824 pelo
inglês Joseph Aspdin (ABCP, 2002).
O cimento Portland, como é denominado, é o segundo item mais utilizado pelo ser humano e
é formado a partir de uma mistura de até 80% de calcário e de até 20% de argila, além de
areia e minério de ferro, como corretivos. Tais matérias-primas fornecem os compostos:
CaCO3, Al2O3, Fe2O3, SiO2, necessários para a formação do quarteto principal do cimento,
que são: C2S, C4AF, C3A e C3S; dando origem ao clínquer, principal constituinte do cimento
Portland. O clínquer é moído juntamente com a adição de carbonato de cálcio (CaSO4) e
demais adições de acordo com o tipo de cimento que se deseja obter (ABCP, 2002).
Para suprir a demanda deste mercado em plena expansão, nas últimas duas décadas, grandes
grupos fabricantes de cimento Portland foram criados no mundo todo. O resultado deste
investimento foi o aumento da produção de cimento mundial em 100% nos últimos dez anos,
principalmente em países como China e Índia. Este fenômeno é resultado direto do rápido
crescimento econômico e conseqüentemente da grande necessidade de infra-estrutura para
uma população de bilhões de pessoas (BRITISH GEOLOGICAL SURVEY, 2005). No Brasil,
a produção atingiu seu maior valor em 2000, com 40,2 milhões de toneladas produzidas,
caindo nos anos seguintes e se recuperando gradativamente nos dias atuias(SNIC, 2007).
A fabricação de cimento portland implica num elevado consumo de energia térmica e elétrica,
devido o processo ser realizado em altas temperaturas. Com as leis ambientais cada vez mais
rigorosas, as indústrias cimenteiras buscam alternativas para amenizar seus impactos no meio
ambiente, buscando o enquadramento nos padrões de emissões de poluentes exigidos. No
intuito de diminuir os custos com o consumo de combustível fóssil (fonte não renovável), a
técnica de co-processamento vem sendo empregada para introduzir combustíveis alternativos
como parte do processo de fabricação.
O co-processamento proporciona um custo menor de produção, já que introduz como
combustível, resíduos provenientes de diversas atividades industriais. Além de contribuir com
a diminuição do passivo ambiental, que estes resíduos gerariam quando descartados em locais
impróprios.
Atualmente, as indústrias cimenteiras enfrentam um grande desafio: a busca por um produto
final de baixo custo, uma vez que seu valor de mercado encontra-se baixo. A situação induz o
setor a buscar tecnologias que permitam o uso de matérias-primas e combustíveis com
menores custos e menores possibilidades de emitirem poluidores, mantendo a qualidade final
do produto: o cimento Portland (SALOMON, 2002).
Recentemente, estudos demonstraram que o uso de determinadas substâncias diminui a
temperatura necessária para a ocorrência das reações de formação do clínquer, diminuindo a
necessidade de uma alta temperatura de chama no forno de cimento, e, conseqüentemente,
diminuindo o consumo de combustível, ou até mesmo permitir o uso de combustíveis com
poder calorífico inferior. Estas substâncias são conhecidas como mineralizadores (SOUZA,
2007).
2
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
Neste trabalho pretende-se apresentar as mudanças no processo produtivo e as novidades
tecnológicas do setor nos últimos anos, para atenuar os custos de produção e manter-se dentro
dos padrões ambientais exigidos por lei, visando o desenvolvimento sustentável.
2. Cenário mundial da indústria de cimento Portland
A produção de cimento Portland aumentou na maioria dos países do mundo. A figura 1
mostra que o crescimento da produção de cimento Portland foi superior a 600 milhões de
toneladas no período entre 1994 a 2004, isso devido ao crescimento da população mundial.
Estima-se que em 2050 serão 9 bilhões de habitantes no planeta, tendendo a aumentar a
produção de cimento cada vez mais, para a satisfazer as necessidades desse contingente
(BRITISH GEOLOGICAL SURVEY, 2005).
A relação entre produção e consumo de um determinado produto é uma relação muito forte na
maioria das atividades econômicas, e com o setor cimenteiro não é diferente. O aumento da
produção reflete a melhoria das condições econômicas e o crescimento das populações em
diversas partes do mundo (SZABÓ, 2006).
M ilh õ e s d e T o n e la d a s
2 0 0 0
1 8 0 0
1 6 0 0
1 4 0 0
1 2 0 0
1 0 0 0
1 9 9 4
1 9 9 6
1 9 9 8
2 0 0 0
2 0 0 2
2 0 0 4
A n o s
Figura 1 – Produção mundial de cimento Portland
A tabela 1 apresenta a composição do cenário atual do setor cimenteiro mundial, e o volume
total de cimento produzido nos últimos anos, que já passa dos 2 bilhões de toneladas, com
destaque especial para a produção dos países China e Índia.
1º
2º
3º
4º
5º
6º
7º
8º
9º
10º
11º
12º
13º
14º
Países
2001
2002
2003
2004
%
China
Índia
EUA
Japão
Coréia Sul
Espanha
Itália
Rússia
Turquia
Indonésia
Tailândia
Brasil
México
Alemanha
627,2
103,7
88,9
79,5
53,7
40,5
39,9
35,9
33,4
34,8
35,0
38,9
33,1
32,9
704,1
110,1
89,7
76,4
56,4
42,4
41,5
40,1
37,2
35,1
38,8
38,0
32,0
31,5
813,6
124,5
92,8
73,8
59,7
44,8
43,5
42,6
38,1
34,9
35,6
34,0
32,6
33,4
933,7
136,9
97,4
72,4
55,8
46,6
46,1
45,9
41,3
37,9
36,7
34,4
33,9
32,8
43,64%
6,40%
4,55%
3,38%
2,61%
2,18%
2,15%
2,15%
1,93%
1,77%
1,72%
1,61%
1,58%
1,53%
3
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
15º
ND
Irã
Outros
Total Mundial
28,0
393,0
1.698,4
28,8
412,9
1.815,0
30,5
430,0
1.964,4
31,0
456,6
2.139,4
1,45%
21,34%
100,00%
Tabela 1 – Ranking dos maiores produtores de cimento do mundo e produção total em milhões de toneladas
(Fonte: www.cimento.org.br)
Na figura 2 nota-se um grande crescimento da produção de cimento no mundo em quase dez
anos, e a liderança da China no mercado com 42% da produção total, que é impulsionada
principalmente pela demanda do seu crescimento econômico. Porém, a China ainda é
detentora de tecnologias de produção de cimento consideradas obsoletas, como os fornos
verticais quem consomem maior quantidade de energia e possuem uma capacidade produtiva
inferior aos fornos horizontais de produção, além de serem mais poluidores. Entretanto para
manter sua produção elevada e garantir a empregabilidade de bilhões de chineses, o país
investe em novas tecnologias mas não abandona as consideradas ultrapassadas.
Na Índia, segunda produtora mundial de cimento, a produção é predominantemente de
cimento belítico, que ao contrário do cimento alítico, é um produto que necessita de menor
temperatura no forno para sua produção. Porém, o processo de cura do cimento belítico é mais
demorado, apresentando a mesma resistência que um cimento alítico em um intervalo de
tempo maior. Consequentemente, seu custo de produção é menor, pois exige condições
tecnológicas inferiores, além de combustívies com menor poder calorífico.
1995
China
India
31%
40%
Japão
EUA - P. Rico
Korea
2%3% 3% 4%
6%
6%
5%
Alemanha
Rússia
Itália
Outros
Figura 2 – Composição da produção mundial de cimento no ano de 1995
4
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
2004
China
India
35%
42%
Japão
EUA - P. Rico
Korea
Rússia
Itália
2%2%
2% 3%
Espanha
5%
3%
6%
Outros
Figura 3 – Composição da produção mundial de cimento no ano de 2004
O crescimento na produção nacional também vem acontecendo gradativamente assim como
no resto do mundo, e hoje se encontra na colocação de 12º maior produção de cimento
mundial. Porém, com relação aos maiores produtores, o Brasil produz ainda uma quantidade
muito pequena e inferior a sua capacidade nominal. Segundo o Sindicato Nacional da
Indústria do Cimento - SNIC (2007), em 2006 foram produzidas aproximadamente 39,5
milhões de toneladas do produto, proveniente de 58 fábricas de cimento Portland instaladas e
gerenciadas por 10 grupos de fabricantes, que são: Votorantim (líder na produção nacional),
João Santos, Cimpor, Holcim, Camargo Corrêa, Lafarge, Ciplan, Itambé, CCRG e outros
(SOUZA, 2007). No Brasil, o crescimento na produção de cimento ocorreu até o ano de 2000,
quando a falta de energia obrigou as indústrias cimenteiras a reduzir a produção, já que o setor
consome muito energia.
3. Processo de Fabricação do Cimento Portland
Atualmente o cimento Portland corresponde a cerca de 98% do cimento produzido no mundo,
e sua primeira etapa de fabricação constitui-se na extração e britagem das matérias-primas,
que é composta em média por 80% de carbonato de cálcio (CaCO3), 15% de dióxido de silício
(SiO2), 3% de óxido de alumínio (Al2O3), além de quantidades menores de outros
constituintes, como óxido de ferro e o enxofre. Logo após, estes elementos são dosados, préhomogeneizados e moídos por via seca (sem a presença de água), semi-seca ou por via úmida,
na qual ocorre a mistura de água no composto, tornando-o uma pasta. Porém, este processo
consome maior quantidade de energia do que a moagem por via seca.
A matéria-prima preparada é introduzida no forno e fica sujeita a um processo de tratamento
térmico de secagem, preaquecimento, calcinação (liberação de CO2 do calcário) e sinterização
a 1450 ºC, formando o clínquer, que posteriormente será resfriado bruscamente e moído com
gesso (de 2% a 4% em massa); seguido da dosagem de outras adições como a cinza
pozolânica e o filler calcário que determinarão os diferentes tipos de cimento, que deverão ser
estocados separadamente em silos antes do ensacamento e do despacho (SALOMON, 2002).
A figura 3 mostra a sequência das etapas de produção do cimento Portland.
A produção de cimento demanda por elevadas quantidades de energia, sendo o combustível
primário, fornecedor do poder calorífico ao processo de queima da matéria-prima, o item de
maior peso na estrutura de custos de produção, enquanto que a energia elétrica, utilizada em
5
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
diversos outros processos, corresponde a uma pequena porcentagem do total necessário. Podese utilizar como combustíveis primários: carvão, coque de petróleo e óleo combustível (cada
vez menos utilizado devido seu alto custo e por ser grande fonte poluidora), além de gás
natural que é pouco utilizado devido ao seu alto custo. Pode-se verificar a evolução da
estrutura do consumo energético do setor na figura 4.
Estocagem de Clínquer
Moagem de Clínquer e Adições
Calcário
Pré-homogeneização
Forno Rotativo
Moinho de Cru
Pré-Calcinador
Silo de Homogeneização
Ensacamento
Transporte a granel
Figura 3 – Esquema de etapas da produção do cimento Portland
Adições de substâncias no cimento Portland podem ocorrer no sentido de alterar as
propriedades que o aglomerante confere ao cimento produzido, e são adicionados ao clínquer
em quantidades delimitadas (maior do que 5% em massa). Tal procedimento é permitido
principalmente por apresentar maior resistência a sulfatos, menor calor de hidratação, maior
impermeabilidade e por proporcionar um custo menor de produção, além de contribuir com as
questões ambientais, uma vez que a maioria das adições são sub-produtos industriais
(CARPIO, 2005).
Figura 4 – Estrutura do consumo energético no setor cimenteiro em % nas últimas décadas
4. Co-processamento: os combustíveis alternativos
Para que se atenda requisitos atuais de produção, como a restrição ambiental e energética, são
utilizados cada vez mais os combustíveis alternativos oriundos de resíduos industriais.
6
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
Os órgãos regulamentadores ambientais, influenciados pela pressão social por uma melhor
qualidade de vida, estão criando leis que exigem soluções para disposição final dos diferentes
tipos de resíduos gerados nas indútrias. O uso de alguns destes resíduos industriais como
combustíveis secundários na produção de cimento tem sido um caminho viável para que as
indústrias cimenteiras diminuam seus custos de produção, o consumo de combustíveis fósseis,
e ainda contribua para a disposição final desses resíduos, como no caso dos pneus usados, que
são reutilizados como combustível na queima de formação do clínquer (SALOMON, 2002).
Combustíveis Alternativos Sólidos
Produtos
Produtos
Outros produtos
sintéticos
naturais
papel e papelão
xisto oleoso
resíduo de tapeçaria
Combustíveis Alternativos Líquidos
Baixa toxicidade
Alta toxicidade
fácil decomposição
difícil decomposição
breu
Hidrocarbonetos
poliaromáticos
lama ácida
Bifenila policlorada
coque de petróleo
Res. de madeira
resíduos urbanos
pó de grafite
palha de arroz
pasta de carvão
casca de coco
resíduos de material
fibroso
refugo de biogás
resíduo plástico
semente de oliva
lama de esgoto
Res. de borracha
casca amendoim
resíduos químicos
pneus velhos
Resíduo de canade-açúcar
lama asfáltica
resíduo de bateria
bentonita ativada
resíduos oleosos
resíduos
petroquímicos
Res. da ind. de tinta
Comp. aromáticos
contendo cloro
Comp. cíclicos contendo
cloro
borra oleosa
Tabelas 2 – Principais combustíveis alternativos utilizados (Fonte: SALOMON, 2002)
Segundo Salomon (2002) apud Terry (1999), os combustíveis alternativos mais utilizados
hoje são o coque de petróleo, embora esse já seja considerado por especialistas como
combustível tradicional devido à sua frequência de uso nas indústrias cimenteiras, e os pneus
usados, que além do preço atrativo, da viabilidade econômica e da aceitação ambiental, estão
disponíveis atualmente em grande parte do mercado mundial. Na tabela 2 estão descritos os
combustíveis alternativos sólidos e líquidos mais comumente usados.
Os combustíveis utilizados pela indústria de cimento devem apresentar características
específicas de chama e constituintes que não afetem a qualidade do clínquer, e
conseqüentemente, do cimento (SOUZA, 2007).
5. Mineralizadores
Por definição, mineralizadores são elementos ou substâncias químicas capazes de acelerar as
reações necessárias para obter o clínquer, permitindo assim, uma diminuição da temperatura e
portanto um menor consumo de combustível, reduzindo o custo do produto final. As
indústrias cimenteiras trabalham com lucro muito pequeno no mercado competitivo atual, e o
uso de mineralizadores decorrente de resíduos pode representar um alívio para as produtoras
do setor (SOUZA, 2007).
Entretanto, o uso de mineralizadores provenientes de resíduos industriais deve ser cauteloso,
pois em sua composição pode haver metais pesados em altas concentrações, que gera um
problema ambiental devido a alta toxidade destes metais poluidores da atmosfera, colocando
em risco a saúde do ser humano e alterando as propriedades finais do produto.
7
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
Os estudos com estes tipos de aceleradores de reações são recentes e de grande importância,
pois além de proporcionar o uso de resíduos industriais, permitem que o custo de produção de
cimento reduza, se enquadrando nas exigências atuais dos produtores. Contudo, caso o
mineralizador utilizado fosse adquirido como ônus, o seu uso seria inviável economicamente
devido às condições atuais de mercado, reforçando a necessidade dos mineralizadores serem
provenientes de resíduos industriais (SOUZA et. al., 2005).
Atualmente os mineralizadores apresentam um vasto campo para pesquisas. O desafio está em
descobrir materiais que acelerem as reações químicas necessárias para formar o cimento e
reduzir a temperatura de chama, ou seja, materiais que facilitem a queima das matérias-primas
possibilitando o uso de combustíveis primários com menor poder calorífico, que são mais
baratos.
Dentre os elementos ou substâncias estudadas e consideradas mineralisadoras, estão: Fluorita
(CaF2), Carbonato de Cálcio (CaSO4), Fluorsilicatos, Fluoretos alcalinos (NaF e KF), Óxidos
alcalinos, terrosos e de metais pesados como CdO, ZnO e PbO (KACIMI, 2006; BARROS,
2004; PUERTAS, 1996).
6. Poluentes atmosféricos oriundos da produção de cimento Portland
A indústria de cimento, necessita de grandes quantidades de combustíveis para queimar
matéria-prima e gerar o clínquer, resultando na formação dos seguintes poluentes: Dióxido de
Carbono (CO2), Óxidos de Nitrogênio (NOx) e, Óxidos de Enxofre (SOx), sendo que nestes, o
mais comum é o SO2 (SOUZA, 2007).
A matéria-prima principal para a fabricação de cimento é rica em carbonato de cálcio
(CaCO3), portanto, numa fábrica de cimento, a geração de CO2 não é proveniente unicamente
da queima de combustíveis, mas também da própria etapa de descarbonatação, resultando na
formação deste gás. Logo, não há muito o que se fazer diante a emissão deste poluente, uma
vez que ele está ligado diretamente a quantidade produzida de cimento (BRITISH
GEOLOGICAL SURVEY, 2005).
O NOx resultante em uma indústria cimenteira pode ser: NOx térmico, resultante da oxidação
do nitrogênio atmosférico em temperaturas elevadas, e o NOx do combustível, formado pela
oxidação do nitrogênio no combustível. Quando se diminui a temperatura de chama, ocorre a
redução do NOx térmico já que a temperatura é menor.
Já o SO2 é gerado no cimento Portland através da liberação pela matéria-prima e pela queima
de combustíveis no forno, e sua emissão pode ser controlada através de algumas ações como:
limitação da entrada de combustível, uso de aparelhos de controle de absorção de material
particulado e retenção de SO2 na moagem da matéria-prima, além da seleção de matériaprima e o uso de combustíveis com baixo teor de enxofre (CARPIO, 2005). Os óxidos de
nitrogênio e de enxofre são causadores de um problema regional de grande importância: a
chuva ácida, logo são regulamentados por leis ambientais (BRAGA et. al., 2002).
7. Novas tecnologias de produção: impacto energético e ambiental
O custo da energia é considerado significante e decisivo no custo final do cimento Portland.
No intuito de amenizá-los, vem se desenvolvendo novas técnicas tanto no uso das matériasprimas e dos combustíveis necessários, como na parte operacional, desenvolvendo
equipamentos mais eficientes.
Quase todo cimento produzido atualmente contém adições, que além de permitir um custo
final menor, contribui com o meio ambiente, pois os resíduos utilizados são provenientes de
8
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
indústrias de outros setores. Estes resíduos podem ser: pozolanas, escórias de alto-forno,
filler, entre outros. Esta técnica, também chamada de co-processamento, caracterizam e
permitem outros avanços tecnológicos no setor.
No início do processo, a mistura equilibrada da matéria-prima representa um fator importante,
pois a porcentagem com que cada componente é introduzido implica num consumo menor ou
maior de energia. Para manter um valor mínimo de consumo, o Módulo de Alumina (MA), o
Módulo de Sílica (MS) e o Fator de Saturação da Cal (FSC), devem manter-se dentro de
limites especificados (SILVA, 1994).
Outra técnica importante que a maioria das indústrias cimenteiras utilizam é o processo por
via seca que é caracterizado pela não adição de água na moagem da matéria-prima, não
necessitando posteriormente de calor para evaporá-la, possibilitando portanto um menor
consumo de energia na produção, contrário do que ocorre nos processos por via úmida, semiúmida e semi-seco.
Dentre os fornos existentes (Lepol, Vertical e Rotativo), para amenizar a energia utilizada na
fabricação de cimento Portland, as indústrias vem adaptando seus fornos rotativos com précalcinadores de 4 estágios para 6 estágios, onde o ar quente proveniente da queima do
combustível eleva a temperatura das matérias-primas antes das mesmas entrarem no forno.
Com este avanço tecnológico, permite-se que a reação de calcinação ocorra parcialmente em
alto grau, antes da entrada das matérias-primas no forno, onde ocorrerão as reações
necessárias para formar o clínquer. Além disso, os fornos rotativos quando bem operados
mantém o refratário em condições de inibir a troca de calor com o meio externo, diminuindo a
perda de energia do sistema.
8. Conclusão
A utilização de resíduos na indústria de cimento, principalmente como combustível
alternativo e como mineralizadores, é compatível com os princípios gerais da gestão de
resíduos e com as políticas existentes com relação a eficiência energética e a mudança
climática. Portanto, claramente tornam-se grandes tendências a serem seguidas pelos maiores
produtores de cimento do mundo.
Há duas razões para que o uso de tais materiais seja considerado pela indústria compatíveis
com o desenvolvimento sustentável:
a) O uso de combustíveis alternativos contribui para a diminuição de emissões de gases
poluentes para a atmosfera, comparado ao uso de combustíveis fósseis, auxiliando
também na conservação dos recursos não renováveis;
b) Os fornos de cimento oferecem uma alternativa segura para a disposição convencional
de resíduos em incineradores dedicados ou em aterros, resultando em benefícios
globais pela redução do passivo ambiental e redução da necessidade de capacitação de
tratamentos dedicados.
Outra forte tendência mundial é o investimento pesado em novas tecnologias para reduzir o
consumo de energia no processo. Com a utilização crescente do co-processamento será
necessário o desenvolvimento de adaptações tecnológicas para otimizar a produção e extrair a
máxima eficiência possível do setor, reduzindo custos e poluindo menos.
Referências
9
PPQRSRUT8VWXYVAZ\[XVA]WRSXYVA]^F_Y`6`.aYbY`8aYcY%dYe %f_Y`6gUdhY_Yijk%h
l'mMn?mIo p?q rsut9mvwJx*myrz9o w9{?t9|~}~w??t?v€{9q ~‚ w?p9wƒ~w9„?o myq nO…mMp9o r~|u}~w9†>z?o wO‡ˆm…NwmyƒIt?ƒN…mMnJ…rM„?q ‚ q {?r~{9m
Foz do Iguaçu, PR, Brasil, 09 a 11 de outubro de 2007
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND – ABCP. “Guia Básico da Utilização do
Cimento Portland”, 2002. São Paulo – Brasil.
BARROS, A. M.; TENÓRIO, J. A. S.; ESPINOSA, D.C.R.. “Evaluation of the incorporation ratio of ZnO,
PbO and CdO into cement clinker”. Journal of Hazardous Materials B112 (2004) 71-78.
BRAGA, B., HESPANHOL, I., CONEJO, J. G. L., BARROS, M. T. L., SPENCER, M., PORTO, M.,
NUCCI, N., JULIANO, N., EIGER, S. “Introdução à Engenharia Ambiental”. São Paulo, Ed. Prentice Hall,
2002.
BRITISH GEOLOGICAL SURVEY. “Mineral Profile: Cement Raw Materials”. Natural Environmental
Research Council. Novembro 2005.
CARPIO, R. C. “Otimização no Co-Processamento de Resíduos na Indústria do Cimento Envolvendo Custo,
Qualidade e Impacto Ambiental”. Tese de Doutorado – UNIFEI. Itajubá- MG, 2005.
KACIMI, L.; SIMON-MASSERON, A.; GHOMARI, A.; DERRICHE, Z.. “Reduction of clinkerization
temperature by using phosphogypsum”. Journal of Hazardous Materials 137 (2006) 129-137.
PUERTAS, F.; BLANCO-VARELA, M. T.; VASQUEZ, T.; PALOMO A. “Influence of sand nature on
burnability of white cement raw mixes made using CaF2 and CaSO4, fluxing/Mineralizer pair”. Cement and
Concrete Research, 26 (1996) 1361-1367.
RAMOS, M. D. “Substituição de Combustíveis Primários para Redução do Consumo de Energia Elétrica no
Setor Cimenteiro Nacional”. Relatório de Pesquisa CNPq e Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI – ItajubáMG, 2003.
SALOMON, V. G. “Avaliação dos efeitos da presença de metais pesados nos resíduos co-processados quando
utilizados como combustíveis alternativos e matéria-prima na indústria cimenteira”. Dissertação de Mestrado.
Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI – Itajubá-MG, 2002.
SILVA, R. J. “Análise Energética de Plantas de Produção de Cimento Portland”. Tese de Doutorado,
Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP, 1994.
SOUZA, A. C. “Otimização Global Estocástica Multi-Objetivos na Produção de Cimento com CoProcessameno de Resíduos e Adição de Mineralizadores”. Exame de Qualificação. Universidade Federal de
Itajubá - UNIFEI – Itajubá-MG, 2007.
SOUZA, A. C., RENÓ, M. L. G.; JORGE, A. B.; SILVA, R. J. “ On the use of a Global Optimization
Technique for the Cement Productions Cost with Co-processing and Added Mineralizers”. XXVI Iberian LatinAmerican Congress on Computacional Methods in Engineering – CILAMCE 2005. Guarapari – ES, Brasil.
SINDICATO NACIONAL DA INDÚSTRIA DO CIMENTO. www.snic.org.br , Acessado em 14/05/07.
SZABÓ, L.; HIDALGO, I.; CISCAR, J. C.; SORIA, A.. “CO2 emission trading within the European Union
and Annex B countries: the cement industry case”. Energy Policy 34 (2006) 72-87.
10