Grupo: Fyllipe Felix Guilherme TardinHelder CassimiroMATERIAIS REFRATRIOS EM FORNOS ROTATIVOS NA INDSTRIA DE CIMENTO

IntroduoO 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 rotativoUmforno rotativo 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. Mecanismos 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

Subdivises do forno rotativo

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: a primeira, entre 300C e 650C,; e a segunda, entre 650C e 1000C.Oprimeiro passo 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 trmicasNesta zona muito importante que os refratrios tenham a capacidade de proteger o acionamento do forno (bom grau de isolamento) e boa resistncia aos impactos de colagens anmalas. Tijolos com contedo de SiO2 inferior a 45% so adequados. Alm disso, quando sais alcalinos esto presentes, pode-se desenvolver uma camada vtrea com o lcali na superfcie do tijolo, prevenindo sua propagao ou posterior infiltrao.Na segunda etapa 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.

Zonas trmicasNormalmente, recomenda-se utilizar tijolos com um contedo de 70% Al2O3, que oferece uma elevada resistncia mecnica, baixa porosidade, com o propsito de torn-los resistentes ao ataque qumico. No entanto, o risco de reaes eutticas a Al2O3-CaO- SiO2 umfator limitante.

Zonas trmicasZona de transiosuperior: de 1000C a 1238C (+) a zona mais instvel e difcil para se especificar o tijolo adequado. Embora a faixa de temperatura esteja entre 1000C e 1300C, so frequentes as incidncias de sobrecargas trmicas. Tal fato ligado forma da chama, ao tipo de combustvel e ao desenho doqueimador do forno. Portanto, nesta regio onde comea a aparecer a colagem, embora possa ser instvel, afetando a estabilidade operacional do forno.

Zonas trmicasZona de sinterizao: de 1338C a 1450C (+)Regio em que ocorre a clinquerizao e onde so alcanadas as temperaturas mais elevadas. Nesta etapa, a reao da CaO livre com o C2S gera o C3S. A fase lquida alcana seu ponto mais elevado a 1450C. Se o processo estiver sob controle, formar uma colagem estvel que protege 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 (+)Nesta regio, que geralmente opera entre 1400C e 1200C, a temperatura comea a cristalizar as fases minerais do clnquer, mas no totalmente. Embora ainda possa ocorrer a presena de fase lquida, uma etapa de baixa atividade qumica, considerando que a maior parte de C3S j deve ter sido formada. Apesar disso, uma zona submetida a intensas variaes de temperatura, pois estsob a influnciado fluxo de arsecundrio doresfriador.

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.Para suportar as variaes de temperatura sob stress mecnico, esta parte do processo requer a utilizao de tijolos bsicos com elevada flexibilidade estrutural, baixa permeabilidadea gs, elevado mdulo de ruptura a quente e alta elasticidade.

Zonas trmicasZona de pr-resfriamento: de 1200C a 1000C (+)Tem a finalidade de promover o resfriamento das fases de clnquer mineral recm-formadas nas regies anteriores e depende do tipo do resfriador projetado para este forno. Est situada em uma faixa de temperatura que vai de 1150C at 1100C. a zona submetida abraso elevada (ndulos de clnquer), acentuada eroso de descarga (pelo p carreado pelos gases de resfriamento) e esforo mecnico (placas do nariz eanel de retenodos 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.

ConclusoDessa maneira possvel concluir que para 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* * *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. ****