A FABRICAÇÃO DO CIMENTO

Argamassa, cimento e concreto

Quando o calcário é aquecido a temperaturas acima de 700-800 oC, ele se decompõe em dióxido de carbono CO2 e óxido de cálcio CaO (cal queimada):

CaCO3 + Calor = CaO + CO2

Cal queimada quando misturada com água e deixada ao ar livre absorve o CO2 revertendo a reação química acima e endurece. Cal umedecida e misturada a areia é uma argamassa conhecida desde a antiguidade e muito usada para fabricação de tijolos.

Se uma pequena porcentagem de argila é queimada juntamente com o calcário um tipo diferente de liga é conseguida e que endurece na presença de água. A mistura é conhecida pelo nome de cimento.

A fabricação de cimento era conhecida desde os romanos 2.000 anos atrás, mas esta arte foi perdida durante o período negro da idade média, até ser redescoberto industrialmente na virada deste século. O cimento era produzido inicialmente em fornos verticais, e sua exploração industrial começou com a invenção do forno rotativo e do moinho de tubo.

O cimento é normalmente utilizados sob a forma de concreto. O concreto é uma mistura de cimento, areia e pedra e normalmente utilizado para preencher formas na moldagem de vigas e estruturas. É altamente resistente a esforços de compressão porém precisa ser reforçado com aço para resistir aos esforços de tração.

Cimento é fabricado com 75 - 80% de calcário e 20 - 25% de argila, ou por outros componentes que contenham os mesmos componentes químicos. A matéria prima é extraída das minas, britada e misturada nas proporções corretas. Esta mistura é colocada em um moinho de matéria prima (moinho de crú) e posteriormente cozidas em um forno rotativo a temperatura de 1.450 oC. Esta mistura cozida sofre uma série de reações químicas complexas deixando o forno com a denominação de clinquer. O processo de queima e a reação química principal será tratado mais tarde em outra seção.

Finalmente o clinquer é reduzido a pó em um moinho (moinho de cimento) juntamente com 3-4% de gesso. O gesso tem a função de retardar o endurecimento do cliquer pois este processo seria muito rápido se água fosse adicionada ao cliquer puro.

Processo de fabricação

Dois métodos ainda são utilizados para a fabricação de cimento: processo seco e o processo úmido, este último muito pouco utilizado. Nos dois métodos os materiais são extraídos das minas e britados de forma mais ou menos parecidas, a diferença porém é grande no processo de moagem, mistura e queima. Dos dois métodos produz-se clinquer e o cimento final é idêntico nos dois casos.

No processo úmido a mistura é moída com a adição de aproximadamente 40% de água, entra no forno rotativo sob a forma de uma pasta de lama. No processo seco a mistura é moída totalmente seca e alimenta o forno em forma de pó. Para secar a mistura no moinho aproveita-se os gases quentes do forno ou de gerador de calor.

O processo úmido foi o originalmente utilizado para o inicio de fabricação industrial de cimento e é caracterizado pela simplicidade da instalação e da operação dos moinhos e fornos. Além disso consegue-se uma excelente mistura e produz muito pouca sujeira necessitando de sistemas bem primitivos de despoeiramento.

O processo seco tem a vantagem determinante de economizar combustível já que não tem água para evaporar no forno. Comparativamente, um forno de via úmida consome cerca de 1250 kcal por kg de clinquer contra 750 kcal de um forno por via seca.

O forno de um processo por via seca é mais curto que um forno por via úmida, porém suas instalações de moagem e do forno são muito mais complexas. A homogeneização é mais difícil e as instalações requerem equipamento de despoeiramento muito mais complexos.