O que é cimento Portland?

Muitas pessoas confundem os termos “cimento” e “concreto”. O cimento Portland é um produto fabricado que é um ingrediente em vários produtos de concreto. O cimento Portland é vendido como um pó fino que é misturado com água e agregados para fazer concreto de cimento Portland (PCC). O cimento Portland é composto por silicatos de cálcio, aluminatos de cálcio, aluminoferritas de cálcio e, normalmente, algum gesso. Quando se adiciona água ao cimento, os minerais de cálcio hidratam-se e formam um gel. Este gel é o que mantém o agregado unido no concreto.

Existem oito tipos de cimentos Portland, cada um com requisitos químicos e de uso especial. O processo de fabricação, entretanto, é essencialmente o mesmo e é produto de uma operação de forno. A fabricação do cimento é um processo em duas fases. Materiais como o calcário que contém óxido de cálcio são misturados com sílica e alumina, como areia, xisto ou argila. As matérias-primas são geralmente secas e moídas e depois a mistura é aquecida em um forno rotativo para formar o clínquer. O clínquer é então misturado com gesso e outros materiais e moído no pó fino (peneira de 200 mesh sieve) conhecido como cimento Portland.

Como é usada a areia de fundição na fabricação de cimento Portland?

A areia fundida é considerada um “material alternativo” que pode ser substituído por matéria-prima virgem. As matérias-primas utilizadas na fabricação do cimento Portland devem conter proporções adequadas de óxido de cálcio, sílica, alumina e óxido de ferro. As misturas de cimento Portland normalmente contêm 10-12% de sílica por peso e alumina e óxidos de ferro (2-5% por peso). Estes componentes minerais são componentes significativos da maioria das areias de fundição, que podem, portanto, substituir os minerais virgens. De acordo com uma pesquisa da Associação do Cimento Portland em 2008, 13 dos fornos de cimento do país estavam adquirindo areia de fundição. A escória de cúpula moída também pode ser utilizada como matéria-prima para o fabrico de cimento.

Como funciona o cimento Portland utilizando areia de fundição?

O cimento Portland fabricado com areia de fundição cumpre todos os requisitos de qualidade e desempenho do cimento Portland fabricado exclusivamente com materiais virgens. Um estudo da Sociedade Americana de Fundição indicou que o cimento Portland fabricado com areia de fundição pode apresentar maiores resistências à compressão do que o cimento Portland fabricado com matérias-primas convencionais.

A areia de fundição é utilizada como matéria-prima para a produção de cimento Portland. Os diferentes tipos de cimento Portland têm diferentes requisitos químicos e físicos devido às diferentes utilizações do cimento. ASTM Standard C-150, Standard Specification for Portland Cement, designa os diferentes tipos de cimento Portland.

Quais são as questões técnicas associadas à areia de fundição no fabrico do cimento Portland?

A consistência química das areias de fundição é mais importante do que as características físicas para determinar a aptidão para o fabrico do cimento Portland. O teor de sílica das areias de fundição excede o teor mínimo de sílica de 80% que os fornos de cimento Portland requerem e a presença de outros elementos como o ferro e o alumínio é uma vantagem. O conteúdo de argila da areia de fundição pode ser um problema se apresentar problemas de fluidez em fornos de cimento com processos de mistura de matéria-prima úmida.

Embora a areia de fundição possa ser uma excelente matéria-prima para a fabricação de cimento Portland, as distâncias de transporte podem ser um impedimento para a obtenção de mais areias de fundição para fornos de cimento Portland. Existem apenas 118 fornos de cimento nos Estados Unidos, alguns dos quais possuem pedreiras adjacentes onde o calcário e outros agregados virgens são processados para a produção de cimento.

Existem problemas específicos de QA/QC que os fornecedores e/ou utilizadores finais necessitam de ter conhecimento?

A areia de fundição crivada pode ser um material desejável para a produção de cimento, se as distâncias de transporte não impedirem a sua utilização. Os sistemas de alimentação do forno são projetados para lidar com materiais do tamanho de grãos e areia de fundição peneirada já é um agregado fino. Isso significa que o uso de areia de fundição evita os custos e impactos ambientais da moagem de outras matérias primas.

A areia de fundição destinada a um forno de cimento deve ser peneirada para estar livre de todos os detritos, troncos, metais vagabundos e materiais estranhos. O metal dos vagabundos, em particular, pode danificar os sistemas de alimentação do forno. Os troncos do núcleo podem ser moídos e misturados com outros fluxos de areia, desde que seja mantida a consistência química. Areias de fundição de silicato de sódio devem ser evitadas, pois esse tipo particular de aglutinante altera a química do cimento. O maior prejuízo para aumentar o uso de areia de fundição na fabricação de cimento é obter quantidades necessárias de areia peneirada de forma consistente.

Existem problemas ambientais específicos associados ao uso de areia de fundição no cimento Portland?

A Associação do Cimento Portland estabeleceu um programa para tornar a fabricação e uso do cimento Portland mais sustentável. O uso de areia de fundição no processo de fabricação do cimento Portland ajuda a criar um produto mais sustentável. São necessárias enormes quantidades de matérias-primas contendo cal, sílica, alumina e óxido de ferro para satisfazer a procura de cimento Portland. A fabricação de cimento é uma atividade industrial muito intensiva em energia. Além de reduzir o uso de material virgem, o uso de areia de fundição economiza energia ao evitar a mineração, trituração e moagem de matéria-prima virgem até o tamanho do grão.