Cimento Portland — matérias‑primas e fabricação

Aglomerantes — definição

Cimento — material pulverulento de cor acinzentada, resultante da queima do calcário e da argila, com posterior adição de gesso. Matérias‑primas para produção do cimento.

Matérias‑primas principais

O cimento Portland depende, principalmente, para sua fabricação, dos seguintes produtos minerais: calcário, argila e gesso.

Calcário

O calcário é o carbonato de cálcio (CaCO3) que se apresenta na natureza com impurezas, como óxidos de magnésio (MgO). O carbonato de cálcio puro, ou calcita, sob ação do calor, decompõe‑se do seguinte modo.

Argila

A argila empregada na fabricação do cimento é essencialmente constituída por um silicato de alumínio hidratado, geralmente contendo ferro e outros minerais em menores proporções. A argila fornece os óxidos SiO2, Al2O3 e Fe2O3 necessários ao processo de fabricação do cimento.

Gesso

O gesso é o produto de adição final no processo de fabricação do cimento Portland, com o fim de regular o tempo de pega durante as reações de hidratação. É encontrado sob as formas de gipsita (CaSO4·2H2O), hemidrato ou bassanita (CaSO4·0,5H2O) e anidrita (CaSO4).

Fabricação do cimento Portland — etapas

As etapas básicas da fabricação são: preparo e dosagem da mistura crua; homogeneização; clinkerização; esfriamento; adições finais e moagem; e ensacamento.

Portanto, os elementos necessários para a fabricação do cimento Portland (CP) são: calcário + argila + matérias‑primas corretivas = clínquer. Clínquer + gesso + (filler, escória e/ou pozolana) = Cimento Portland.

Preparo e dosagem da mistura crua

Preparo da mistura crua: Calcário e argilas, em proporções predeterminadas, são enviadas ao moinho de cru (moinho de bolas, de barras, de rolos), onde se processa o início da mistura íntima das matérias‑primas e, ao mesmo tempo, a sua pulverização, de modo a reduzir o diâmetro das partículas a cerca de 0,050 mm, em média. A moagem, conforme se trate de via úmida ou seca, é feita com ou sem presença de água.

Dosagem da mistura crua: A determinação da porcentagem de cada matéria‑prima na mistura crua depende essencialmente da composição química das matérias‑primas e da composição desejada para o cimento Portland acabado. A porcentagem das matérias‑primas determina a composição do cimento.

Métodos de controle da composição química

São numerosos os métodos de controle da composição química da mistura crua; os mais empregados são:

• Módulo hidráulico (Michaelis)
• Módulo de sílica
• Módulo de alumina‑ferro

Homogeneização

A matéria‑prima devidamente dosada é reduzida a pó muito fino após a moagem; deve ter a sua homogeneidade assegurada da melhor forma possível.

Processos de fabricação: via úmida e via seca

Via úmida: A matéria‑prima é moída com água e sai dos moinhos sob a forma de uma pasta contendo, geralmente, de 30 a 40% de água. A pasta é bombeada para grandes tanques cilíndricos, onde se processa, durante várias horas, a operação de homogeneização.

Via seca: A matéria‑prima sai do moinho já misturada, pulverizada e seca. Normalmente os moinhos de pó cru do sistema por via seca trabalham com temperaturas elevadas (300–400 °C) em seu interior, o que permite secá‑la (menos de 1% de umidade).

Clinkerização, esfriamento e resfriamento

Clinkerização: No forno, como resultado do tratamento térmico, a matéria‑prima transforma‑se em clínquer.

Esfriamento: Na saída do forno, o material apresenta‑se na forma de bolas com diâmetro máximo variável entre 1 cm e 3 cm. As bolas que constituem o clínquer saem do forno a uma temperatura da ordem de 1200–1300 °C, havendo um início de abaixamento de temperatura na fase final, ainda no interior do forno.

Resfriamento: O clínquer sai do forno e passa ao equipamento esfriador, que pode ser de vários tipos. Sua finalidade é reduzir a temperatura, mais ou menos rapidamente, pela passagem de uma corrente de ar frio no clínquer. Dependendo da instalação fabril, na saída do esfriador o clínquer apresenta‑se com temperatura entre 50 °C e 70 °C, em média. O clínquer, após o esfriamento, é transportado e estocado em depósitos.

Adições finais

O cimento Portland de alta resistência inicial – NBR 5733 (EB‑2), o cimento Portland branco, o cimento Portland de moderada resistência aos sulfatos e moderado calor de hidratação (MRS), e o cimento Portland de alta resistência a sulfatos (ARS) – NBR 5737 (EB‑903) – não recebem outros aditivos além do gesso.

O cimento Portland de alto forno – NBR 5735 (EB‑208), além de gesso, recebe 25 a 65% de escória básica granulada de alto forno.