Transformando rocha em cal calcítica ou dolomítica

Os fornos são o núcleo do processo de transformação, pois transformam um material carbonático bruto num óxido – cal calcítica ou cal dolomítica – que oferece uma extensa lista de propriedades que podem ser utilizadas pelos nossos clientes.

 

  

 

 


 

A transformação química requer quantidades significativas de energia e é alcançada em grandes instalações industriais. São utilizados diferentes tipos de tecnologia, sobretudo em fornos rotativos e verticais.

 

 

 

Mais sobre fornos rotativos

Um forno rotativo é um tubo longo e inclinado, com aproximadamente 100 m de comprimento, no qual são alimentadas pedras que podem ter desde 50 mm a menos de 3 mm.

 

A rotação e a inclinação da estrutura do forno permitem que a carga de pedras se desloque da entrada para a saída. A carga ocupa apenas 10% da área da seção transversal do casco. A área remanescente é ocupada pelo fluxo de gás. 

 

A carga permanece no forno rotativo entre seis a oito horas. No interior, a temperatura da carga sobe progressivamente antes de chegar a uma zona de descarbonatação, onde é submetida a uma temperatura elevada. Este processo ocorre próximo ao queimador, onde o combustível é injetado. Geralmente, os fornos rotativos utilizam queimadores multicombustíveis, que permitem a injeção simultânea de vários tipos de combustível. O perfil da chama pode ser modificado de curto para longo ajustando-se as configurações do queimador.

Os fornos rotativos produzem cal com reatividade controlada e asseguram uma descarbonatação total com um valor residual de CO2 muito reduzido. Estes fornos são utilizados para cumprir especificações de produto distintas, como cal com baixo teor de enxofre ou cal/cal dolomítica de reatividade especial, e para ajudar a melhorar a eficiência dos recursos.

 

Mais sobre fornos verticais

Forno vertical de alimentação mista

Os fornos verticais de alimentação mista são normalmente construídos como um conjunto de fornos em que o calcário (ou a dolomita) é misturado com uma carga de combustível sólido. A partir da base, introduz-se ar para resfriar a cal e servir como ar de combustão para o combustível misturado com a pedra no topo do forno. Estes fornos podem gerar picos de temperatura extremamente elevados. A carga é sujeita a condições de supercalcinação. Estes fornos são utilizados para produzir cal com uma reatividade muito baixa ou, possivelmente, até dolomita sinterizada. 

Em outros fornos verticais, vários níveis de lanças laterais permitem que o combustível seja introduzido na zona de calcinação, gerando assim, um aumento acentuado da temperatura.

Forno vertical anular

Os fornos anulares são uma evolução dos fornos verticais. Para alimentar diferentes tipos de combustível no forno, ele é constituído por câmaras de combustão externas em dois níveis. Existem quatro ou cinco câmaras de combustão em cada nível, dependendo da capacidade do forno. Nestes fornos, um cilindro interno cria uma zona anelar através da qual passa a carga, daí o nome “forno anular”.

Recirculando o fluxo de gás no cilindro central vazio significa que o comprimento da zona de descarbonatação efetiva pode ser estendida para baixo, até ao nível dos queimadores inferiores, o que permite a produção de cal mais reativa, algo que não é possível num forno vertical convencional.

Fornos de fluxo paralelo regenerativo (FPR)

O forno FPR é um forno vertical eficiente, composto por duas ou três cubas interligadas por um canal central de ligação. A energia é fornecida por lanças que são mergulhadas na carga. Alguns fornos são equipados com 19 lanças, mas os fornos modernos têm 33 lanças em cada cuba. Os fornos FPR operam de forma alternada: um ciclo de calcinação e, em seguida, um ciclo de pré-aquecimento. Quando uma cuba está em modo de combustão, recebe energia das pontas das lanças enquanto a outra cuba está no modo de pré-aquecimento. A cada 12 minutos, aproximadamente, a injeção de combustível para e a atividade em cada cuba é revertida. A cuba que estava em modo de calcinação alterna para o modo de pré-aquecimento e vice-versa. A temperatura do leito aumenta de forma cíclica à medida que se desloca para baixo no forno durante a fase de pré-aquecimento, até alcançar o nível da ponta da lança. Depois é seguida a fase de calcinação a uma temperatura intermediária (menos de 1100°C) durante um período de nove horas, o que leva à produção de cales reativas. O pré-aquecimento cíclico combinado com a reutilização de gás nas partes superiores das cubas confere a estes fornos uma excelente eficiência térmica.

Comparação de tecnologias de fornos

Produção

As capacidades dos instrumentos de calcinação industriais variam: Os fornos verticais podem produzir cerca de 60 toneladas de produto acabado por dia. Os fornos FPR mais recentes (como os que a Lhoist introduziu no Brasil em 2008) podem produzir até 800 toneladas por dia. Fornos rotativos modernos com pré-aquecedores verticais podem produzir até 1.250 toneladas/dia.

Eficiência energética

A eficiência energética dos fornos industriais modernos também varia, de 55% para fornos rotativos equipados com pré-aquecedores até mais de 80% para fornos FPR.

Tamanho da carga

O tamanho da carga introduzida no forno depende do tipo de tecnologia. Os fornos verticais não podem calcinar materiais de granulometria fina e serão geralmente alimentados com tamanhos de pedras de 25 mm até 180 mm. Os fornos rotativos podem ser carregados com pedras de granulometria inferior, para garantir operações de extração mais otimizadas e sustentáveis da mina.

A escolha da tecnologia utilizada melhora a eficiência dos recursos e é baseada nas qualidades dos produtos de que o mercado necessita, bem como num desenvolvimento equilibrado das minas e na melhoria da eficiência dos recursos. Para selecionar a tecnologia de um forno, é essencial compreender as características dos produtos calcinados de que os clientes necessitam, tal como é preciso conhecer as propriedades das rochas disponíveis nos nossos depósitos.