Validation de la mod´ elisation

A matéria prima utilizada para a produção dos produtos à base de cal é a pedra calcária (Figura 2.5) composta por carbonato de cálcio (CaCO3) de elevada pureza, ou seja, com, uma percentagem não

inferior a 95% de carbonato de cálcio e magnésio.

Em Portugal, as reservas de pedra calcária localizam-se no maciço Estremonho da Serra dos Candeeiros no Conselho de Santarém, nos Maciços Calcários de Souselas e de Brasfemesa a cerca de 10 Km de Coimbra. Existe ainda a Pedreira de Calcário da região de S. Brás de Alportel, no Algarve, e outros afloramentos de menor expressão (Ana Coelho et al 2009).

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Para a matéria-prima entrar no processo de fabrico, tornam-se necessárias passar pelas seguintes fases:

i. Extracção: normalmente realizada em pedreiras a céu aberto, por degraus de bancadas sucessivas de 15 m de altura máxima; o desmonte da pedra é realizado com recurso a explosivos;

ii. Britagem: redução dos blocos resultantes do desmonte, através de processos de trituração;

iii. Crivagem: separação das partículas de maior dimensão que poderão ser submetidas a novo processo de britagem e eliminação das fracções granulométricas mais finas que são desfavoráveis no processo de cozedura devido à passagem dos gases nos fornos e por razões de qualidade química;

iv. Transporte: do local de extracção para o local onde é produzida a cal.

Existem vários tipos de fornos, os fornos horizontais cada vez menos utilizados porque consomem muita energia por tonelada produzida e os fornos verticais com cubas múltiplas que permitem a recuperação máxima das calorias.

Um forno vertical é constituído por três zonas principais que são:

i. A zona de pré aquecimento antes de saída dos gases em chaminé;

ii. A zona de combustão na qual existe uma espécie de injectores que lançam o combustível;

iii. A zona de arrefecimento antes da saída da cal do forno.

A cozedura faz-se à uma temperatura de 900/950° C com combustíveis fósseis - gases ou óleo combustível e a biomassa. Neste processo ocorre a calcinação do calcário, (Figura 2.6) e a transformação do carbonato de cálcio em óxido de cálcio

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O processo de fabrico consiste na libertação do dióxido de carbono que existe no carbonato de cálcio, realizado através da calcinação do calcário, obtendo-se o óxido de cálcio (CaO). Esta reacção química ocorre para temperaturas entre os 900 e os 1200 ºC. A figura seguinte ilustra a forma como é realizado o processo de calcinação da pedra calcária e o produto que dai resulta.

Figura 2.7 – Ilustração do processo de calcinação da pedra calcária (Correia, 2008)

A equação seguinte demonstra a reacção química que resulta no processo de fabrico da cal aérea.

 50    ⟹   ↗ (2.1)

À saída de forno “desenfornamento” o calcário (carbonata de cálcio) já foi transformado em cal viva - óxido de cálcio.

À saída de forno, a cal passa por um processo de crivagem e trituração, que consiste em verificar a granulometria da cal passando-a por crivos e procedendo se necessário a sua trituração e seguidamente crivada de novo. Pode também ser moída em elementos mais finos entre algumas dezenas de µm até aos mm (Figura 2.8).

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O desenfornamento e o enfornamento são regulados por um conjunto de automatismos comandados por sensores. A temperatura da cal à saída do forno situa-se entre 60 e 110°C por os fornos direitos, estando a cal em balanço de 0 à D mm, sendo D a granulometria da pedra no enfornamento.

A hidratação é obtida por adição de água ao óxido de cálcio num reactor chamado “hydrateur” e permite obter a cal hidratada. A reacção é exotérmica e permite a passagem do óxido ao hidróxido de cálcio.

A

Figura 2.9 pretende ilustrar de uma forma geral, os principais processos que são necessários seguir durante o fabrico da cal.

Figura 2.9 - Esquema geral do processo de fabrico da cal (imagem cedida por Claude Joly) (

No quadro seguinte apresenta-se de forma resumida e ordenada as principais fases do processo de fabrico e uma breve descrição das actividades desenvolvidas em cada um deles.

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Fases do processo de fabrico Descrição

Extracção da matéria-prima

Limpar a zona a explorar (desmatação), no caso de se tratar da camada superior da pedreira.

Proceder à perfuração e ao desmonte mediante utilização de explosivos. Inspeccionar a matéria-prima resultante do desmonte e seleccionar o

material de acordo com a sua qualidade.

Transporte da matéria-prima Transportar a matéria-prima da zona de exploração/stockagem para a _{instalação de britagem.} Britagem e selecção dos

produtos Coordenar as operações de britagem e selecção de acordo com

Armazenagem primária dos

produtos Coordenar a armazenagem primária dos produtos finais em stocks

Enfonamento fornos

A carga da “pedra a forno” é extraída do stock por extractor vibrante para um crivo de 30 mm. O material com dimensão inferior não entra no processo de fabrico da cal, o material com dimensão superior é pesado e transportado por um sistema de elevação “skip” para a tramonha do topo

do forno. Calcinação

A “pedra a forno” entra nos fornos, em ciclos temporizados e em quantidades pesadas e programadas.

A “pedra a cal” é calcinada na câmara de combustão dos fornos. Desenfonamento A pedra calcinada “cal” é encaminhada para os silos onde é armazenada. Moagem e crivagem

Dos silos a “cal” segue para os processos de fragmentação, crivagem e separação (moinhos e crivos), onde é reduzido e separado em diferentes

fracções granulométricas. No final a “cal” e armazenada em silos.

Hidratação e miocronização

Dos silos a “cal” segue para os processos de hidratação e micronização. Depois de hidratada no reactor esta é separada por meio de separadores

aerodinâmicos em diferentes fracções granulométricas e encaminhada para silos.

Na micronização a “cal” é enviada para um moinho de martelos, que depois de moída é separada por meio de um separador aerodinâmico em

diferentes fracções granulométricas e encaminhada para silos. Armazenamento e

ensacagem

Armazenagem da cal produzida seguida de ensacagem ou carregamento dos camiões cisterna nos silos e/ou dos big bag´s.

Durante estas fases e feita uma recolha de amostras para realizar o controlo da produção e controlo da conformidade da cal. Quadro 2.4 - Principais fases do processo de fabrico da cal (Procedimento Lusical, adaptado).

Para se produzir uma tonelada de óxido de cálcio são necessárias cerca de duas toneladas de pedra de calcário. Durante o processo de calcinação da pedra calcária são libertadas grandes quantidades de dióxido de carbono.

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