Grupo: Murilo Uliani Victor ValerianoMATERIAIS REFRATRIOS EM FORNOS ROTATIVOS NA INDSTRIA DE CIMENTO

Introduo

O Cimento Portland um dos mais importantes materiais de construo e altamente empregado pela humanidade;

Por definio, cimento um aglomerante hidrulico resultante da mistura homognea de clnquer Portland, gesso e adies normalizadas finamente modos .

Aglomerante: porque tem a propriedade de unir outros materiais. Hidrulico: porque reage (hidrata) ao se misturar com gua e depois de endurecido ganha caractersticas de rocha artificial.

IntroduoEntender as fases da formao do clnquer dentro do forno fundamental para a especificao dos refratrios adequados a cada zona do forno.O forno rotativo um reator qumico, no qual oprocesso de sinterizaoda mistura de calcrio, argila e outrosfundentes resultam em clnquer, a matria-prima bsica do cimento Portland.

Forno rotativoreator qumico um dispositivo que fornece enorme quantidade de calor a fim de alterar a composio qumica de um determinado objeto ou material.na indstria do cimento, a principal funo do refratrio suportar altas temperaturas sem fundir, protegendo os elementos em contato com ele.

Forno rotativoPerfil trmico e subdivises do fornoO perfil trmico do forno varia ao longo de sua extenso, dependendo da temperatura e das reaes qumicas envolvidas durante o processo. Um forno pode ser subdividido em diversas zonas ou regies.

VDEOhttps://www.youtube.com/watch?v=8T0KvIdORhU

Subdivises do forno rotativo

Forno rotativoMecanismos de desgaste dos refratrios nos fornos de cimentoIntroduo de fornos rotativos de alta produtividadeProduo de diversos tipos de clnqueres em um mesmo fornoUtilizao de combustveis alternativos, ocasionando alterao da atmosfera dos fornos

Possveis solicitaes dos revestimentos refratrios

Zonas trmicasZona de descarbonatao: de 300C a 1000C (+)Esta etapa pode ocorrer dentro do forno rotativo ou em modernos precalcinadores, e se constitui de duas etapas:

Oprimeiro passo (entre 300C e 650C) caracterizado pelos seguintes aspectos: Presena da farinha crua (no h fasesmineraisformadas); Eroso (devido ao fluxo da farinha); Elevada temperatura; Evaporao e desidratao (da gua) relacionada quimicamente matria-prima.

Zonas trmicasRefratrios:capacidade de proteger o acionamento do forno (bom grau de isolamento);boa resistncia aos impactos de colagens anmalas.tijolos com contedo de SiO2 inferior a 45% so adequados. quando sais alcalinos esto presentes, pode-se desenvolver uma camada vtrea com o lcali na superfcie do tijolo, prevenindo sua propagao ou posterior infiltrao.

Zonas trmicasNa segunda etapa (entre 650C e 1000C) das reaes, ocorre o desenvolvimento de novas fases mineralgicas:- Formao de CaO e CO2; - Formao de CA, C12A7 e C2S; - Variao de temperatura; - Ataque de lcali.Refratrios:recomenda-se utilizar tijolos com um contedo de 70% Al2O3;elevada resistncia mecnica;baixa porosidade, com o propsito de torn-los resistentes ao ataque qumico;risco de reaes eutticas a Al2O3-CaO- SiO2 umfator limitante

Zonas trmicasZona de transiosuperior: de 1000C a 1238C (+)

Zona mais instvel;Difcil de se especificar o tijolo adequado;Frequentes incidncias de sobrecargas trmicas.Forma da chama;Tipo de combustvel;Desenho do queimador do forno.Regio onde comea a aparecer colagem, afetando a estabilidade operacional do forno.

Zonas trmicasZona de sinterizao: de 1338C a 1450C (+)Onde ocorre a clinquerizao;Temperaturas mais elevadas;Reao de CaO livre com C2S gera C3S;Ponto mais elevado da fase lquida; formada uma colagem estvel, protegendo a zona de queima;

Normalmente podemos encontrar nesta zona do forno:

Presena de fase lquida de 18 a 32%, CaO livre e C2S; Desenvolvimento de C3S pela reao de CaO e C2S, infiltrao de fase lquida e formao de revestimento; Ataque qumico de sulfatos alcalinos; Elevada temperatura operacional.

Zonas trmicasZona de transio inferior: de 1400C a 1200C (+)Incio da cristalizao das fases minerais do clnquer;Baixa atividade qumica;Grande maioria de C3S formada;Zona submetida a intensas variaes de temperatura.Influncia do fluxo de ar secundrio do resfriador.

Zonas trmicasEsta zona caracterizada pelos seguintes aspectos: Presena da fase lquida; Ataques qumicos de sulfatos alcalinos; Frequentes variaes de temperatura; Exposio dos refratrios a choques trmicos; Atmosfera Redox; Influncia de fadiga mecnica proveniente dos anis de rodamento do forno.

Formada de tijolos bsicos com elevada flexibilidade estrutural, baixa permeabilidade a gs, elevado mdulo de ruptura a quente e alta elasticidade.

Zonas trmicasZona de pr-resfriamento: de 1200C a 1000C (+)Promove o resfriamento das fases de clnquer mineral recm-formadas nas regies anteriores;Depende do tipo do resfriado projetado para o forno;Zona submetida abraso elevada (ndulos de clinquer), acentuada eroso de descarga (pelo p carregado pelos gases de resfriamento) e esforo mecnico (placas do nariz e anel de reteno dos refratrios).

Zonas trmicasAs principais caractersticas desta zona do forno so: Elevada abraso/eroso; Choques trmicos frequentes; Elevado esforo mecnico.

Na maioria dos fornos modernos equipados com resfriadores de alta eficincia, esta zona no se encontra mais dentro do forno, mas sim no primeiro compartimento de resfriamento.

ConclusoPara cada regio/zona/setor do forno, necessrio um revestimento especfico de refratrio, pois estes esto expostos a diferentes desgastes trmicos, qumicos e mecnicos. O melhor entendimento destas zonas e a escolha ideal do revestimento, implica em um melhor funcionamento do forno, prolongando sua vida e contribuindo no s para uma melhor produtividade, mas tambm para a segurana dos operadores e do ambiente de trabalho.

ReferenciasASTM Volume 15.01Refractories; Activated Carbon, Advanced CeramicsJasam A,D,. "Panorama do Setor de Refratrios na Siderurgia Brasileira". Trabalho apresentado no Encontro de Refrataristas e Usurios de Refratrios - Campos do Jordo, 114-133, Novembro, 2000.Prado, U.S; "Situao Atual e Perspectivas dos Produtos Refratrios para a Indstria de Cimento", 44 Congresso Brasileiro de Cermica, So Pedro, junho, 2000.

Refratrios: ...e manter uma boa resistncia mecnica e qumica nestes regimes severos, onde as temperaturas so elevadas e existem muitas situaes de ataque qumico, choque mecnico e trmico.*Perfil trmico: ...que esto expostas no somente a desgastes trmicos e qumicos, mas tambm a esforos mecnicos. A influncia de um ou mais destes fatores, em maior ou menor proporo, determina o tipo de revestimento refratrio requerido para cada zonaMecanismos de desgaste: 1)aumento drstico na circulao interna de sulfatos alcalinos e cloretos, alem de fenomenos de oxi-reduo2)Maiores quantidade de infiltrao da fase lquida devido a diversificao de clinqueres3)Ovalizao da carcaa metlica e variaes trmicas significativas* *Perfil trmico: ...que esto expostas no somente a desgastes trmicos e qumicos, mas tambm a esforos mecnicos. A influncia de um ou mais destes fatores, em maior ou menor proporo, determina o tipo de revestimento refratrio requerido para cada zonaMecanismos de desgaste: 1)aumento drstico na circulao interna de sulfatos alcalinos e cloretos, alem de fenomenos de oxi-reduo2)Maiores quantidade de infiltrao da fase lquida devido a diversificao de clinqueres3)Ovalizao da carcaa metlica e variaes trmicas significativas* *Como dito anteriormente, a especificao do material refratrio a ser usado no forno, depende diretamente das zonas trmicas (variaes de temperatura ao longo forno)Zona de descarbonatao (300 a 1000):primeira (300 a 650): em que acontece o aquecimento da farinha acompanhado por uma reao de desidrataosegunda (650 e 1000): quando comea o processo de descarbonetao****Os refratrios devem resistir a temperaturas elevadas, infiltrao dos silicatos da fase lquida e/ou dos sulfatos alcalinos e facilitar o desenvolvimento de uma colagem estvel.*Ento, possibilidade que mesmo uma micro-falha causara uma falha grave no produto. Recentemente o controle de qualidade na superfcie desses cabos ficou mais rigoroso. Figura 2 mostra uma mola de alta qualidade onde a alta qualidade da superfcie e propriedades para fatiga so desejadas. *Ento, possibilidade que mesmo uma micro-falha causara uma falha grave no produto. Recentemente o controle de qualidade na superfcie desses cabos ficou mais rigoroso. Figura 2 mostra uma mola de alta qualidade onde a alta qualidade da superfcie e propriedades para fatiga so desejadas. ****