Transformar pedra em cal ou cal dolomítica

Os fornos são o núcleo do processo de transformação, pois transformam um material carbonato bruto num óxido – cal ou cal dolomítica – que disponibiliza 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 acerca de fornos rotativos

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

 

A rotação e a inclinação da estrutura do forno permite que a carga de pedras se desloque de cima para baixo. A carga ocupa apenas 10% da área transversal da estrutura. 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 junto à fornalha, onde o combustível é injetado. Por norma, os fornos rotativos utilizam fornalhas multicombustível que permitem a injeção simultânea de vários tipos de combustível. O ajuste da configuração da fornalha permite manipular o tipo de chama de pequena para longa.

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, por exemplo, cal com baixo teor de enxofre ou cal/cal dolomítica de reatividade especial, e para ajudar a melhorar a eficiência dos recursos.

 

Mais acerca de fornos verticais

Forno de cuba misturador

Os fornos de cuba misturadores são, normalmente, construídos como um conjunto de fornos em que o calcário (ou a dolomite) é misturado com uma carga de combustível sólido. A partir da base, introduz-se ar para arrefecer a cal que serve 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 sobrecalcinação. Estes fornos são utilizados para produzir cal com uma reatividade muito baixa ou, possivelmente, até dolomite super-calcinada. 

Noutros fornos, vários níveis de lanças laterais permitem que o combustível seja introduzido numa zona de calcinação, gerando, assim, um aumento acentuado da temperatura.

Forno de cuba anelar

Os fornos anelares são uma evolução dos fornos de cuba. Para que seja possível introduzir diferentes tipos de combustível no forno, este 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 anelar”.

O fluxo de gás que circula no cilindro central vazio significa que o comprimento da zona de descarbonatação efetiva pode estender-se para baixo até ao nível das fornalhas inferiores, o que permite a produção de cal mais reativa, algo que não é possível num forno de cuba tradicional.

Fornos de fluxo paralelo regenerativo (PFR)

O forno PFR é um forno de cuba 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 têm 19 lanças, mas os fornos modernos têm 33 lanças em cada cuba. Os fornos PFR 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 pára e a atividade em cada cuba é revertida. A cuba que estava em modo de calcinação alterna para o modo de aquecimento e vice-versa. A temperatura da carga 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 deste processo, é iniciada a fase de calcinação a uma temperatura intermédia (menos de 1100 °C) durante um período de nove horas, o que produz 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 forno

Produção

As capacidades das ferramentas de calcinação industriais variam: Os fornos de cuba podem produzir cerca de 60 toneladas de produto acabado por dia. Os fornos PFR mais recentes (como os que a Lhoist apresentou no Brasil em 2008) podem produzir até 800 toneladas por dia. Os fornos modernos rotativos com pré-aquecedores verticais podem produzir até 1250 toneladas/dia.

Eficiência energética

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

Tamanho da carga

O tamanho da carga introduzida no forno depende do tipo de tecnologia. Os fornos de cuba não podem calcinar materiais de granulosidade fina e, por norma, calcinam pedras de 25 mm até 180 mm. Os fornos rotativos podem ser carregados com pedras de granulosidade baixa para garantir operações de extração mais otimizadas e sustentáveis.

A escolha da tecnologia a utilizar melhora a eficiência dos recursos e baseia-se nas qualidades dos produtos solicitados pelos mercados, bem como num desenvolvimento equilibrado das pedreiras 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 pedras disponíveis nos nossos depósitos.