Moagem de cimento e homogeneização de materiais típicos no processo de produção de cimento

Moagem de cimento – Como é o processo clássico de fabricação de cimento?

A moagem de cimento é uma etapa fundamental no processo de fabricação do cimento e começa com a preparação das matérias-primas. O calcário, a argila e a areia são primeiro submetidos à britagem de calcário e de outras matérias-primas para reduzir o tamanho de suas partículas. Os materiais triturados são então moídos para formar a farinha crua e aquecidos em um forno rotativo a aproximadamente 1.450 °C. Durante esse processo térmico, o clínquer é formado e o CO₂ é liberado como um subproduto inevitável. Após o resfriamento, o clínquer é submetido à moagem de cimento, onde é moído junto com gesso e outros aditivos para produzir o produto de cimento final.

A maior demanda de energia na produção de cimento decorre do aquecimento da farinha crua no forno. Energia elétrica adicional é necessária para a moagem de cimento, a britagem de calcário e os processos de transporte. Cerca de 50% das emissões totais de CO₂ originam-se da reação química de calcinação no forno rotativo, enquanto as emissões restantes resultam da combustão de combustível e do consumo de eletricidade. Mesmo quando fontes de energia renováveis são utilizadas, essas emissões de CO₂ relacionadas ao processo permanecem inerentes à produção de cimento.

O cimento é finalmente misturado com água e agregados para produzir argamassa ou concreto. Para garantir a qualidade consistente do produto, todas as matérias-primas, produtos intermediários e produtos finais devem passar por um rigoroso controle de qualidade. As análises laboratoriais e a preparação confiável de amostras utilizando britadores e moinhos são, portanto, componentes essenciais da produção moderna de cimento.

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Britagem de Calcário e Argila

Limestone and clay are the primary raw materials used in cement production. For quality control and process optimization, these materials must be homogenized before analysis. Crushing limestone is typically the first step, as it determines downstream grinding efficiency and final fineness. When selecting suitable equipment, key parameters include the sample quantity, initial particle size, and target fineness. Jaw crushers are commonly used for pre crushing limestone and clay. A wide range of jaw crusher models allows optimal adaptation to varying sample characteristics, from small laboratory batches for example in the BB 50 to larger sample quantities up to 3.5 t/h in the BB 600. Alternatively, hammer mills can be used, as crushing limestone and clay is generally not too hard for this type of mill.

Moinhos de martelos, como o HM 200, também podem ser usados, já que a britagem de calcário e argila geralmente não envolve materiais extremamente duros.

Britadores de Mandíbula Moinho de Martelos HM 200

A moagem fina subsequente para tamanhos de partícula abaixo de 40 µm é tipicamente realizada em moinhos de bolas. Aqui, os princípios da moagem de cimento já se aplicam à escala laboratorial, sendo a quantidade de amostra o fator decisivo para a seleção do moinho apropriado. De alguns mililitros a amostras em escala de quilogramas, soluções adequadas estão disponíveis para uma moagem eficiente e reprodutível.

Moinhos de Bolas

Moinhos de rotor e batedores, como o SR 300, também podem ser usados para a britagem de amostras de calcário e argila. Eles aceitam tamanhos de alimentação de até 25 mm e atingem valores de finura final em torno de 100 µm, processando quantidades de amostra significativamente maiores em comparação aos moinhos planetários de bolas. Moinhos de tambor, como o TM 300, também são capazes de lidar com volumes maiores, mas exigem consideravelmente mais tempo para atingir a faixa de finura de 100 a 300 µm.

Moinho de rotor de impacto SR 300

Amostras de calcário

30 mm, 0,5 kg

Pré-britagem BB 250
Moagem fina TM 300

45 min | < 45 µm

15 mm, 200 g

BB 50

2,5 min | < 1 mm

10 mm, 10 kg

HM 200

25 kg/min | < 3 µm

35 mm, 250 g

Pré-britagem BB 50
Moagem fina PM 100

6 min | < 200 µm

Amostras de argila

10 mm, 12 g

MM 400

20 s | < 250 µm

15 mm, 80 g

PM 100

2 min | < 500 µm

120 mm, 10 kg

BB 300

5 min | < 2 mm

15 mm, 2 kg

SR 300

2,5 min | < 100 µm

Moagem de Cimento, Clínquer e Concreto

O clínquer de cimento formado após a sinterização é significativamente mais duro e abrasivo do que o calcário ou a argila. Em princípio, aplicam-se os mesmos moinhos e considerações da britagem de calcário e argila, e os britadores de mandíbulas também são tipicamente utilizados para a pré-britagem.

Britadores de Mandíbula

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Dentre a gama de moinhos de rotor, o moinho de batedores cruzados SK 300 é adequado para a próxima etapa de moagem fina, pois foi projetado para materiais duros e abrasivos. Com placas de impacto intercambiáveis de carboneto de tungstênio e insertos dentados na câmara de moagem, ele é ideal para a britagem de clínquer de cimento. Desta forma, 1 kg de amostra pré-britada (5 mm) pode ser reduzido a aproximadamente 200 µm em apenas 1 minuto. Se for necessária uma finura final maior, utilizam-se moinhos de bolas, como o PM 400. O PM 400 atinge 80 µm em 15 minutos. O melhor dos dois mundos — velocidade combinada com alta finura — é oferecido por um moinho de discos para a britagem de amostras de clínquer. É por isso que a combinação de um britador de mandíbulas seguido por um moinho de discos RS 200 ou RS 300 é a configuração clássica para a moagem de cimento. O RS 300 pode moer a quantidade de um quilograma para menos de 100 µm em cerca de 4 minutos. O RS 200 foi projetado para quantidades menores de amostra, até 250 ml, e é geralmente ainda mais rápido que o RS 300.

Moinho de disco vibratório RS 200 Moinho de Disco Vibratório RS 300

Amostras de clínquer

Pre-crushing in the jaw crusher to 5 mm, fine-grinding in the RS 300 to 200 µm. The total process time for 1 kg was 4 minutes.

As mesmas considerações da britagem de clínquer aplicam-se à moagem de cimento ou amostras de concreto. No entanto, para a moagem fina, os moinhos de bolas ou moinhos de discos (RS 200, RS 300 ou DM 200) são os mais utilizados.

Amostras de concreto

100 x 200 mm, 3,5 kg

Pré-britagem BB 600
Moagem fina DM 200

1 min | < 150 µm

80 mm, 200 g

Pré-britagem BB 200
Moagem fina MM 400

40 s | < 150 µm

150 x 75 mm, 8 kg

Pré-britagem BB 300
Moagem fina MM 400

2,5 min | < 3 mm

50 mm, 50 g

Pré-britagem BB 50
Moagem fina RS 200

1 min | < 100 µm

15 mm, 45 kg

TM 500

3 Horas | < 100 µm

Gesso Aditivo

Comparado ao clínquer, o gesso apresenta propriedades de material muito mais macias, o que simplifica a britagem e a homogeneização em laboratório. No entanto, o gesso tende a formar aglomerados, o que pode complicar a moagem fina durante a preparação para a moagem de cimento. A abordagem clássica para amostras de gesso é, portanto, a pré-britagem em um britador de mandíbulas, seguida por um moinho de rotor, como o moinho de batedores cruzados SK 300, o moinho de martelos HM 200 ou o moinho ultracentrífugo ZM 300. Recomenda-se a secagem das amostras antes da moagem, por exemplo no TG 200, para evitar a aglomeração mesmo em moinhos de rotor. O uso de módulos ciclone também é útil, pois facilitam a descarga da amostra. No ZM 300, as peneiras de distância são preferidas para amostras de gesso. Em muitos casos, o uso de britadores de mandíbulas pode ser evitado se as amostras forem primeiro moídas com uma peneira muito grossa no ZM 300 ou HM 200 e, por fim, homogeneizadas na etapa de moagem fina utilizando uma peneira mais fina.

Secador rápido TG 200 Moinho Ultra Centrífugo ZM 300

Amostras de gesso

10 mm, 1 kg

Pré-britagem BB 200
Moagem fina SK 300

2 min | < 500 µm

15 mm, 200 g

Pré-britagem BB 250
Moagem fina ZM 300

1,5 min | < 200 µm

10 mm, 10 kg

BB 250

40 s | < 4 mm

35 mm, 250 g

HM 200

1 min | < 2 mm

Reciclagem de gesso

A secagem das amostras no TG 200 torna a homogeneização da amostra mais fácil.

O TG 200 é um secador rápido de laboratório projetado para a secagem veloz e suave de cimento, gesso e materiais granulares relacionados. Ele opera de acordo com o princípio de leito fluidizado, garantindo uma transferência de calor uniforme sem o superaquecimento local da amostra. Este processo de secagem suave ajuda a preservar as propriedades originais do material, o que é essencial para uma análise de cimento confiável e para o controle de qualidade. Graças ao seu potente fluxo de ar, o TG 200 atinge tempos de secagem muito curtos, tipicamente em poucos minutos, em vez das horas exigidas em estufas de secagem convencionais. Diferentes recipientes e opções de filtro tornam o TG 200 flexível para uma ampla gama de aplicações em cimento e materiais de construção. O TG 200 é fácil de operar e suporta uma preparação de amostras reprodutível, o que é crítico para resultados analíticos consistentes em laboratórios de cimento. No geral, o TG 200 aumenta significativamente a eficiência laboratorial ao combinar velocidade, tratamento suave e alta confiabilidade do processo.

Secador rápido TG 200

Exemplo: Amostras de gesso antes e depois da pré-moagem com uma peneira de 4 mm e moagem fina com uma peneira de 0,25 mm no ZM 300.

Amostra 1: 10 mm, 0,3 kg

Amostra 2: 10 mm, 0,3 kg

15 min | < 80 µm

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Por que a britagem de calcário é um passo crítico?

A britagem de calcário é uma etapa inicial crítica na moagem de cimento porque influencia diretamente a eficiência da moagem, o consumo de energia e a finura final do cimento. A britagem adequada do calcário reduz o tamanho inicial das partículas, garante um material de alimentação homogêneo e permite uma moagem de cimento estável e reprodutível nas etapas subsequentes de moagem. A britagem insuficiente do calcário leva a tempos de moagem mais longos, maior desgaste e qualidade inconsistente do cimento, tanto na preparação de amostras em laboratório quanto nos processos industriais de moagem de cimento.

Quais equipamentos são tipicamente utilizados para britagem de calcário e moagem de cimento no controle de qualidade?

Para a britagem de calcário, os britadores de mandíbulas e os moinhos de martelos são os mais utilizados para atingir o tamanho de alimentação necessário para a moagem de cimento subsequente. A moagem fina de cimento é então realizada utilizando moinhos de bolas, moinhos de discos ou moinhos de rotor, dependendo da finura desejada e da quantidade de amostra. Essa combinação de britagem de calcário seguida pela moagem de cimento garante amostras homogêneas, resultados analíticos precisos e um controle de processo confiável em matérias-primas, clínquer, cimento e aditivos.

Qual é o papel do gesso na moagem de cimento e como a britagem de calcário difere da preparação do gesso?

O gesso desempenha um papel crítico na moagem de cimento, pois é adicionado ao clínquer para controlar o tempo de pega e garantir um desempenho consistente do cimento. Diferente da britagem de calcário, que foca na redução de matérias-primas duras e quebradiças para um tamanho de alimentação ideal para a moagem de cimento, a preparação do gesso requer atenção especial devido à sua natureza mais macia e tendência à aglomeração.

Como o clínquer difere da britagem de calcário nos processos de moagem de cimento?

O clínquer difere significativamente dos materiais processados durante a britagem de calcário, pois é muito mais duro e abrasivo devido ao processo de sinterização no forno rotativo. Enquanto a britagem de calcário visa reduzir matérias-primas relativamente quebradiças a um tamanho de alimentação ideal, a preparação do clínquer para a moagem de cimento exige soluções de britagem e moagem mais robustas.