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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.44.2004.tde-21102015-152713
Document
Author
Full name
Paulo Eduardo Solak Sato
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Kihara, Yushiro (President)
Andrade, Fabio Ramos Dias de
Sbrighi Neto, Claudio
Title in Portuguese
Distribuição de elementos menores no processo de fabricação de clínquer portland
Keywords in Portuguese
Cimento
Clínquer
Geologia econômica
Abstract in Portuguese
O presente trabalho visou entender o comportamento da distribuição dos elementos menores em alguns fornos de cimento no Brasil, através de rastreamento de elementos menores nas matérias-primas, combustíveis, resíduos co-processados, emissões gasosas e clínquer portland. A importância deste estudo visa contribuir para um melhor entendimento do impacto no processo e na qualidade ambiental, decorrente do acréscimo de elementos menores, incluindo metais, no processo industrial de fabricação de clínquer portland com a utilização de co-processamento de resíduos. O clínquer portland é o produto resultante da sinterização da farinha a aproximadamente 1450°C. A sinterização é um processo onde ocorre uma série de reações químicas no estado sólido, na presença de uma fase líquida, dentro de um ambiente oxidante com parâmetros termodinâmicos controlados. O co-processamento é um termo usado para a incineração de resíduos industriais em fornos de cimento portland, permitindo a substituição de uma parte do combustível fóssil por resíduos com poder calorífico, tais como pneus, tintas, vernizes e solventes. A combustão destes materiais pode implicar no aumento do nível de elementos menores no sistema forno, sendo que alguns deles de grande preocupação ambiental, tais como os metais pesados de alta volatilidade como o chumbo e cádmio, por exemplo. A pesquisa foi realizada a partir de amostras de matéria primas, combustíveis, clínquer portland e resíduos coletados em 8 plantas de cimento, instaladas em 5 estados brasileiros, com foco na distribuição e concentração de elementos menores. Paralelamente foram estudadas as emissões de 4 plantas de cimento. Os estudos de balança de massa foram comprometidos por divergências e incertezas decorrentes do procedimento de amostragem, da complexidade do mecanismo de volatilização, precipitação e incorporação dos elementos e dispersão analítica. O grau de volatilização dos elementos menores e a natureza dos combustíveis e resíduos co-processados têm forte impacto no aporte de elementos menores na composição, desempenho e qualidade ambiental do clínquer. A diferente origem dos materiais carbonáticos utilizados não imprime características micro-químicas regionais e geológicas especiais.
Title in English
Not available.
Keywords in English
Not available.
Abstract in English
The present study aims to understand the distribution of trace elements in some Brazilian portland clinker kilns, based on chemical analysis of raw materials, fuels, cofired wastes, gaseous emissions and clinkers. This study is a contribution to the understanding of the impact of the trace elements input in the production of portland clinker with co-firing of industrial wastes, with emphasis on the environmental control of industrial processes. Portland clinker results from the sinterization of the raw materials at aprox. 1450ºC. In this process, several solid state reactions take place in the presence of a liquid phase, in a highly oxidative environment under thermodinamically controlled conditions. The term "co-firing" refers to the incineration of industrial wastes in portland clinker kilns, a process in which fossil fuels are in part substituted by wastes with some calorific potential, such as tires, paints and thinners. Burning of such materials tends to enhance the levels of trace elements in the kiln system, while some of these elements are environmentally dangerous, such as the volatile heavy metals lead and cadmium. We analysed samples of raw materials, fuels, clinkers and wastes from 8 cement plants, in 5 Brasilian States, emphasizing trace elements concentrations. Additionally, 4 samples of gaseous emissions of cement plants have been analysed. The attempts to calculate a mass balance were hindered by uncertainties regarding sampling procedures, complexity of volatilization, precipitation and incorporation mechanisms, and analytical errors. The degree of volatilization of the elements, together with the composition of fuels and co-fired wastes strongly enhances the input of trace elements in the composition of the clinker, therefore affecting its environmental quality. The different types and sources of carbonates present in the raw meal do not affect the trace element composition of the clinker to such a large extent.
 
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Sato__Mestrado.pdf (7.26 Mbytes)
Publishing Date
2015-10-26
 
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