Analyser av ernæringsmessige komponenter

O controle de qualidade da cal hidratada para construção inicia-se pela seleção da matéria-prima com pureza adequada, prossegue com manutenção de condições ótimas de calcinação da matéria prima, terminando na adequação do produto à finura desejada. A pureza da matéria-prima deve ser tal que, tanto a cal virgem como a cal hidratada, tenham um mínimo de 88% de óxidos de cálcio e magnésio, na base do material isento de voláteis. Estando atendido este requisito, a reatividade da cal virgem é o segundo requisito essencial, determinante do grau de hidratação que poderá ser atingido sob condições contínuas de processo (FRANCIS e GUIMARÃES 2000).

Para garantir uma boa qualidade das cales virgens e hidratadas utilizadas na produção de argamassas as seguintes características devem ser conhecidas:

Físicas Densidade; Peso específico; Porosidade; Ângulo de repouso; Granulometria; Reatividade; Crepitação; Sedimentação; Absorção de água; Plasticidade; Incorporação de areia;

Químicas

Cal disponível; pH;

Óxidos não hidratados; Valor de neutralização; Teores de água;

CO2, CaO, MgO, SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3, K; C, Sr, Pb, Zn, Cr, Cu, B, Mn, S, P, F, Ba, Na;

Componentes raros (nocivos, compostos radioativos e outros, conforme a exigência industrial). Petrográficas Microscopia Ótica; Termo-análise; Raios-X Microscopia eletrônica.

Na década de 90, foram realizados estudos onde a influência do material carbonático residual da cal hidratada no desempenho da argamassa foi avaliada. Nos estudos de SIQUEIRA (1995), estão contidos dados desta influência nas propriedades da argamassa aplicada como revestimento (CINCOTTO e RAGO, 1999).

Na tecnologia da cal, a calcinação é a etapa mais importante do processo global. Os resultados obtidos, no seu conjunto, permitem esquematizar um mecanismo de decomposição dos carbonatos constituintes dos calcários e dolomitos, auxiliares na interpretação das propriedades apresentadas pelas cales obtidas industrialmente (FRANCIS e GUIMARÃES, 2000).

A calcinação é a operação que produz a cal virgem. O calcário/dolomito, devidamente bitolado, é calcinado sob temperaturas de até 1100 °C/1200 °C, conforme o tipo de rocha. Diversos são os combustíveis utilizados – lenha (gasogênio), óleo combustível, gás natural, gás de coqueira, carvão e material reciclado. Com o calor, a rocha se decompõe segundo a clássica reação endotérmica:

CaCO3 ⇔ CaO (cal) + CO2 ↑ (3.1)

Há diversos modelos de fornos modernos para a obtenção de cal virgem. Os mais comuns são os verticais (Azbe e Maerz) e os horizontais (F.L. Smidth, Polysius, KVS). Não são raros, porém, os fornos anulares e os flashes, com o consumo de calor variável de 950 kcal/kg até 1450 kcal/kg, para cal virgem cálcica, excluído uso para aquecimento, de óleo combustível ou secagem de lenha e carvão, quando estes combustíveis necessitam de tratamento.

Segundo FRANCIS e GUIMARÃES (2000), o forno vertical metálico é o melhor exemplo do desenvolvimento da operação de calcinação, em cujas diversas fases ocorre a transformação do carbonato em óxido de cálcio.

Nos calcários magnesianos e nos dolomitos a dissociação ocorre sob temperaturas menores, entre 510 °C e 750 °C, e nos calcários calcíticos entre 800 e 900 C° (ARAUJO, 1997).

As principais virtudes da cal virgem estão na pureza dos óxidos disponíveis e na reatividade. Essas caraterísticas, evidentemente, dependem da pureza química da matéria-prima, do combustível utilizado e, também, da operação eficaz do forno durante a calcinação. Trata-se, portanto, de um processo complexo, que inclui recuperação de calor, proteção ao meio ambiente e, no caso dos fornos a gasogênio, projeto de reflorestamento. Ao sair dos fornos a cal virgem necessita, na maioria das vezes de novos tratamentos (FRANCIS e GUIMARÃES, 2000).

Para a obtenção da cal hidratada é necessário promover a reação da cal virgem com água. As reações que levam à obtenção da cal hidratada são representadas na Química por expressões que usam os símbolos H (hidrogênio), O (oxigênio), Ca (Cálcio) e Mg (magnésio), conforme as combinações químicas seguintes, de características fortemente exotérmicas (221 kcal/kg a 272 kcal/kg) (ARAUJO, 1997; FRANCIS e GUIMARÃES, 2000):

CaO + H2O Ca(OH)2 + calor , (3.2)

Cal virgem + Água Cal hidratada + calor cálcica cálcica

2CaO.MgO + 3 H2O 2Ca(OH)2 + Mg(OH)2 + MgO + calor , (3.3)

Cal virgem + Água Cal hidratada + Cal hidratada + Óxido de + calor dolomítica cálcica magnesiana magnésio

ou dolomítica

CaO.MgO + 2H2O + Pressão Ca(OH)2 + Mg(OH)2 + calor , (3.4)

Cal virgem + Água + Pressão Cal hidratada + Cal hidratada + calor dolomítica cálcica dolomítica

São dois os produtos que podem resultar das reações, de acordo com a quantidade de água empregada. Água em volume próximo ao estequiométrico resulta cal hidratada seca. Água em maior proporção resulta cal hidratada úmida. Conforme o nível de participação de água, a cal hidratada úmida pode ser denominada: leite de cal (com 1% a 20% de hidróxidos); lama de cal (com 21% a 34% de hidróxidos) e pasta de cal (com 35% a 60% de hidróxidos). A identificação de cada tipo é complementada com a característica da cal virgem que origina o produto – cálcica, magnesiana ou dolomítica (FRANCIS e GUIMARÃES 2000).

Segundo FRANCIS e GUIMARÃES (2000), a água que alimenta a reação de hidratação deve ser pura, classificada ao menos como potável. O volume deve ser ligeiramente superior ao calculado por estequiometria, para atender a afinidade química água/cal virgem. A pequena adição se justifica porque parte da água é evaporada pelo calor decorrente da reação exotérmica e parte forma uma fina película que envolve o grão de cal hidratada recém-formado por ação de forças iônicas.

Quando a água entra em contato com a cal virgem, a água penetra pelos poros e fissuras onde ocorre a hidratação com liberação de calor. Nesse primeiro contato acontece a implosão do grânulo atingido pela água, resultando múltiplos núcleos distintos de

hidróxidos e uma solução super-saturada de hidróxido em torno deles. Nesse momento fica clara a importância do volume correto de água. Água em excesso provoca o “afogamento” (drowned) da cal. A superfície do grânulo, inicialmente hidratada, tende a impedir a penetração das gotículas da água restante para o seu interior pelo crescimento dos cristais. Fica, assim, impedida a passagem da água aos cristais de óxido ainda anidros. A hidratação é retardada e não se completa.

Por outro lado, a insuficiência de água resulta numa hidratação parcial. Ocorre, então, que a alta temperatura produzida na área hidratada (200 °C a 300 °C) pode não só desidratar partículas vizinhas já hidratadas, bem como reprimir a implosão e fraturamento da parte residual dos grânulos envolvidos na reação. Assim, a hidratação não se completa e a cal hidratada se caracteriza como “queimada” (burned) (FRANCIS e GUIMARÃES, 2000).

Variações na composição na composição da cal virgem, como no teor total de óxidos e na reatividade, podem alterar significativamente o volume de água exigido e todos os demais fatores do processo de hidratação. Por outro lado, a elevação da temperatura da água de alimentação do hidratador sempre é favorável ao desenvolvimento do processo (FRANCIS e GUIMARÃES, 2000).

Outro aspecto a ser analisado é o excesso de umidade (1% a 2%) do fluxo na saída do hidratador, o que provoca não só alterações nas funções da cal hidratada, como bloqueios nos equipamentos (principalmente tabulares) do hidratador e dificuldades no armazenamento, como deslocamento e rompimento de sacos. Diversos testes são utilizados para identificar teores inadequados de umidade no fluxo da produção do hidratador, entre os quais o do carbureto de cálcio, medidores infravermelho ou de condutividade, e controle visual.

As usinas de hidratação têm sido objeto de muitos aperfeiçoamentos no sentido de aprimorar o processo das reações básicas de produção, o desempenho das máquinas, o bem-estar dos trabalhadores e as condições ambientais. Os principais setores das usinas alcançados pelos benefícios da modernização são (FRANCIS e GUIMARÃES, 2000): - Transporte e moagem da cal virgem;

- Hidratadores com câmaras especializadas (para reação e sazonamento – quando o processo é de cal hidratada seca) e dispositivo para retirada de partículas grosseiras; - Recuperadores de finos, do calor e da água contidos no vapor resultante da reação cal virgem/água;

- Moagem da cal hidratada, ao final do circuito, para aumentar a superfície específica; Classificação, transporte e embalagem da cal hidratada produzida.