Assista ao vídeo sobre co-processamento produzido pela ABCP e SNIC (clique na figura ao lado).
Co-processamento em fornos de clínquer:
Técnica de incorporação de resíduos ao processo de fabricação de clínquer (cimento), a partir do seu
aproveitamento, resultando na destruição térmica eficiente e segura sob o ponto de vista operacional e
ambiental.
Incineração:
Processo de oxidação térmica, conduzido sob condições controladas, em um equipamento projetado para essa
finalidade, visando a eliminação e redução de volume
dos resíduos, resultando em compostos simples e cinza.
LEGISLAÇÃO:
- Resolução CONAMA n° 264/99 - dispõe sobre o
licenciamento de fornos rotativos de produção de clínquer para
atividade de coprocessamento de resíduos;
- Resolução CONAMA n° 316/2002 - dispõe sobre
procedimentos e critérios para o funcionamento de sistemas de
tratamento térmico de resíduos;
- Resolução CONSEMA n° 002/2000 - dispõe sobre o
coprocessamento de resíduos em fornos de clínquer;
- Resolução CONSEMA n° 009/2000 - dispõe sobre a
incineração de resíduos de serviços de saúde no Estado do Rio Grande do Sul, classificados como infectantes;
CO-PROCESSAMENTO
APLICABILIDADE:
Resíduos substitutos de matérias-primas;
Resíduos substitutos de combustível;
Resíduos inorgânicos para inertização;
Resíduos orgânicos para destruição térmica;
PREMISSAS BÁSICAS:
Resíduos enquadrados como substitutos de
matéria-prima, fundentes e de combustíveis;
Emissões atmosféricas que não comprometam a
qualidade ambiental;
Unidades produtoras de clínquer licenciadas pelo
órgão ambiental competente;
Não alterar a qualidade do cimento;
Fornecimento regular do resíduo;
Agregar valor.
Avaliações Técnicas Importantes:
Estudo de Viabilidade de Queima;
Proposta de Coprocessamento;
Teste em Branco;
Teste de Queima;
Planos Complementares:
CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUO
COMO SUBSTITUTO DE MATÉRIA-PRIMA
Apresentar características similares as matérias primas
empregadas na produção de clínquer, incluindo neste caso os materiais mineralizadores ou fundentes;
Presença de óxidos de cálcio, silício, alumínio e ferro;
Presença de mineralizadores (Zn, F, Ba e Fosfatos),
facilitam as reações de clinquerização.
CO-PROCESSAMENTO DE RESÍDUOS
COMO SUBSTITUTO DE COMBUSTÍVEL
Poder calorífico inferior deve ser maior que 2700 kcal/kg = 11.300
kJ/kg (base seca), correspondente a casca de arroz (alternativo)/
Resolução CONSEMA/RS;
O resíduo deverá comprovar ganho energético para o
processo/Resolução CONAMA;
“Blending” > poder calorífico inferior superior a 1700 kcal/kg para
cada componente da mistura;
Alimentação do resíduo, preferencialmente, na extremidade quente do
forno rotativo (zona de combustão primária) - temperatura dos gases
2000ºC;
Possibilidade de alimentação em outro ponto do sistema forno, em
função da composição físico-química do resíduo (zona de combustão
secundária (850ºC a 1200°C);
RESÍDUOS POSSÍVEIS DE UTILIZAÇÃO:
Borras Oleosas |
Borras Ácidas |
Pneus |
Borrachas não Cloradas |
Borra de Tintas |
Solventes |
Ceras |
Resinas Fenólicas e Acrílicas |
Carvão Ativado Usado como Filtro |
Elementos Filtrantes de Filtros de òleo |
RESÍDUOS PROIBIDOS:
Resíduos Domésticos |
Resíduos de Serviços de Saúde |
Resíduos Radiotivos |
Substâncias Organocloradas |
Agrotóxicos |
Explosivos |
MONITORAMENTO AMBIENTAL
NÃO CONTÍNUO:
Chaminé: material particulado, SOx, NOx, PCOPs, HCl/Cl2,
HF e elementos e substâncias inorgânicas (metais);
Monitoramento de quaisquer outros poluentes, a exemplo de
dioxinas e furanos, poderá ser fixado pelo órgão ambiental competente;
Particulado retido no precipitador eletrostático e no clínquer
produzido: análise quanto a presença de metais;
Características dos resíduos fundamentada na análise de
PCOP’s, elementos e substâncias inorgânicas, enxofre,
flúor, série nitrogenada e cloro;
MONITORAMENTO CONTÍNUO:
Pressão interna e temperatura dos gases do
sistema forno e na entrada do precipitador
eletrostático, vazão de alimentação do resíduo,
material particulado (através de opacímetro), O2,
CO, NOx e hidrocarbonetos totais (THC) na
chaminé.
Limites Máximos de Emissão para Co-processamento:
Poluentes |
Limites Máximos de Emissão |
HCL |
1,8kg/h ou 99% de redução |
HF |
5 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
CO* |
100 ppmv, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
MP |
0,15 kg/t farinha seca |
THC (expresso como propano) |
20 ppmv, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
Mercúrio (Hg) |
0,05 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
Chumbo (Pb) |
0,35 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
Cádmio (Cd) |
0,10 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
Tálio (Tl) |
0,10 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
(As+Be+Co+Ni+Se+Te) |
1,4 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
(As+Be+Co+Cr+Cu+Mn+Ni +Pb+Sb+Se+Sn+Te+Zn)
|
7,0 mg/Nm³, corrigido a 7% de O 2 (base seca) |
Funcionamento de uma Cimenteira; Breve descrição do processo
O cimento é um material existente na forma de um pó fino, com dimensões médias da ordem dos 50 µm, que resulta da mistura de clínquer com outros materiais, tais como o gesso, pozolanas, ou escórias siliciosas, em quantidades que dependem do tipo de aplicação e das características procuradas para o cimento. O cimento é a mistura de clínquer e gesso. O clínquer, o principal constituinte do cimento, é produzido por transformação térmica a elevada temperatura em fornos apropriados, de uma mistura de material rochoso contendo aproximadamente 80% de carbonato de cálcio (CaCO3), 15% de dióxido de silício (SiO2), 3% de óxido de alumínio (Al2O3) e quantidades menores de outros constituintes, como o ferro, o enxofre, etc. Estes materiais são normalmente escavados em pedreiras de calcário, ou margas, localizadas nas proximidades dos fornos de produção do clinquer.
A matéria prima é misturada e moída finamente, e submetida a um processo de aquecimento que leva à produção final do clinquer.
Adaptado de J.P. Degré
Entre temperaturas de 500-900 ºC procede-se à descarbonatação do material calcário, que consiste na calcinação, com produção de oxido de cálcio (OCa) e libertação de CO2 gasoso. A temperaturas entre os 850 e os 1250 ºC dá-se a sinterização, reação entre o óxido de cálcio e as substâncias silico-aluminosas, com a formação do produto final o clinquer, constituído por silicatos di-cálcicos (2CaO.SiO2), aluminatos tri-cálcicos (3CaO.Al2O3) e ferro-aluminatos tetra cálcicos (4CaO.Al2O3.Fe2O3).
A temperatura na zona perto da saída do clínquer pode atingir os 2000 ºC, na chama do queimador.
Existem dois tipos principais de instalações de produção de clínquer: por via úmida e por via seca. Nas unidades por via úmida a matéria prima é moída juntamente com água sendo fornecida ao forno na forma de lama ou pasta. Os fornos de via seca não usam água para moer a matéria prima é fornecida ao forno na forma de um pó fino, a farinha crua. Como são pouquíssimas as fábricas que funcionam por via úmida, iremos referir-nos somente ao processo por via seca.
Nos sistemas por via seca a matéria prima, proveniente normalmente de pedreiras locais, que passa pela primeira britagem e é misturada com outros materiais, como areia, minério de ferro, argila, alumina, cinzas de Centrais Térmicas, etc., de modo a obter uma composição otimizada para a produção de clínquer. A matéria prima é em seguida moída finamente em moinhos de cru de vários tipos. Em muitos processos os próprios gases de combustão servem para separar e arrastar o material já moído, a farinha, conduzindo-o para sistemas de separação e despoeiramento, sendo os gases expelidos para o exterior e a matéria prima conduzida ao forno para tratamento térmico.
O clínquer é, normalmente, armazenado em depósitos de grandes dimensões e posteriormente moído em moinhos de bolas, onde se juntam os aditivos, como o gesso e outros, formando os diversos tipos de cimentos.
A energia necessária à secagem, calcinação e sinterização do clinquer, ou clinquerização, é obtida pela queima de uma variedade de combustíveis, como o o carvão mineral e o coque de petróleo (pet-coque). Outros combustíveis também usados na Europa são o fuel, o gás natural e combustíveis alternativos como pneus usados, papel velho, resíduos de madeira etc. Uma fração importante da energia térmica libertada na combustão é utilizada para a descarbonatação do calcário, que é uma reação endotérmica. Assim uma tonelada de clinquer necessita de um mínimo de 1700-1800 MJ.
No forno rotativo principal existem assim, pelo menos, duas zonas, uma inicial de calcinação e outra final de clinquerização. Os gases resultantes da combustão têm nestes fornos, tempos de residência de 4-6 segundos a temperaturas acima dos 1200 ºC, saindo pela chaminé com valores da ordem dos 150-250 ºC.
Para evitar fugas de material e produtos de combustão ao longo do sistema, toda a linha funciona em subpressão, sendo o movimento dos fluidos gasosos efectuado pelo vácuo gerado por ventiladores colocados na parte inicial da linha, imediatamente antes da chaminé.
Co-processamento em cimenteiras
Os fornos de cimento reúnem algumas características que os recomendam como possíveis instalações para a eliminação de resíduos perigosos, principalmente se esses resíduos forem combustíveis e puderem ser destruídos por reação com o oxigênio atmosférico. Dado o seu caráter perigoso a queima destes resíduos tem de ser realizada de modo que a sua remoção e destruição (DRE- Destruction and Removal Efficiency) seja elevada. Usualmente as Normas para o tratamento térmico de resíduos perigosos impõem DRE melhores que 99,99% (ou 99,9999% para dioxinas/furanos).
Os gases no forno de clínquer atingem temperaturas máximas de 2000 ºC no queimador principal e permanecem a temperaturas acima dos 1200 ºC por períodos de 4-6 segundos. Por sua vez o clínquer sai do forno a temperaturas na ordem dos 1450 ºC. Estas temperaturas são das mais elevadas encontradas em qualquer processo industrial e o tempo de residência dos gases a alta temperatura é também bastante superior ao conseguido em outros processos de combustão alternativos, como a incineração dedicada. Assim um forno de clínquer é um local com condições ótimas para uma queima ou destruição eficaz de qualquer resíduo orgânico que se possa oxidar/decompor com a temperatura.
Devido à quantidade elevada de matéria prima existente no interior do forno, este tem uma inércia térmica superior ao de muitas outras instalações industriais a alta temperatura. Nos fornos de cimento as variações de temperatura são lentas e mais facilmente controláveis. Esta característica é vantajosa quando se queimam substâncias com composição e poder calorífico variável como são os resíduos industriais.
É necessário tomar algumas precauções em relação ao modo como o material é adicionado ao forno. O local de injeção mais apropriado é o queimador principal junto à saída do clínquer, porque nestas condições a temperatura e o tempo de residência são maximizados. Substâncias líquidas ou sólidos triturados são normalmente queimados neste ponto do forno.
Os resíduos têm de chegar à unidade fabril com uma composição conhecida e com uma uniformidade em composição e granulometria especifica .
Resumindo, o co-processamento em cimenteiras apresenta as seguintes vantagens:
- Altas temperaturas e longos tempos de residência: mais de 5" > 1800 °C
- Elevado índice de destruição: Orgânicos totalmente destruídos; Metais incorporados e fixados no produto final
- Processo com auto-lavagem de gases: A cal representa > 60% em massa
- Dupla valorização de produtos orgânicos e minerais
- Alta eficiência e Recuperação: total 1 MJ resíduo = 1 Mj fuel tradicional
- Redução das emissões globais: CO2 global é reduzido
Co-processamento no Brasil:
Co-processamento é a queima de resíduos industriais e de passivos ambientais em
fornos usados para fazer Cimento. Das 47 fábricas integradas (com fornos) instaladas
no Brasil, 36 estão licenciadas para co-processar resíduos. Essas 36 fábricas
representam mais de 80% da produção nacional de clínquer.
O Brasil gera cerca de 2,7 milhões de toneladas de resíduos perigosos de diversos
segmentos da indústria (siderúrgica, petroquímica, automobilística, de alumínio, tintas,
embalagens, papel e pneumáticos) por ano, das quais co-processa, anualmente, cerca
de 800 mil toneladas. Somente em 2006, foram eliminadas em fornos de
cimento aproximadamente 100 mil toneladas de pneus velhos, correspondentes a cerca
de 20 milhões de unidades.
O co-processamento oferece diversas vantagens:
- eliminação definitiva, de forma ambientalmente correta e segura, de resíduos perigosos e passivos ambientais;
- preservação de recursos energéticos não-renováveis pela substituição do
combustível convencional e pela incorporação na massa do produto, em
substituição a parte de matérias primas que compõem a fabricação do
cimento, sem alteração de suas características e atendendo às normas internacionais de qualidade;
- contribuição à saúde pública, por exemplo, no combate aos focos de dengue
(com a destruição de pneus velhos).
A queima de resíduos em fornos de cimento é amplamente explorada nos Estados
Unidos, na Europa, e em expansão na América Latina. A Noruega, por exemplo, usa o
co-processamento como método oficial de destruição de resíduos perigosos do país. O
setor cimenteiro no Brasil possui uma capacidade crescente de queima que pode chegar
a até 1,5 milhão de toneladas de resíduos eliminados anualmente.
Consumo de energéticos
Os níveis médios de consumo específico de energia térmica e elétrica na indústria do
cimento brasileira encontram-se, respectivamente, em 825 kcal por kg de clínquer e 107 kWh por tonelada de cimento.
Esses valores encontram-se abaixo daqueles apresentados pelos EUA e principais
produtores da União Européia, demonstrando a eficiência energética da indústria nacional.
Emissão de Gás Carbônico
O controle das emissões de CO2, um dos principais gases causadores do efeito estufa,
representa um dos maiores desafios do setor na área de meio ambiente. A indústria do
cimento contribui com aproximadamente 5% das emissões antrópicas de gás carbônico
do mundo.
Os esforços da indústria nacional têm resultado em progressos significativos, mediante
a adoção de processos de produção mais eficientes e com menor consumo de
energéticos.
Ao mesmo tempo, a utilização de adições misturadas ao clínquer, como a escória de
alto forno, também contribuiu para a redução das emissões de CO2 por tonelada de
cimento, uma vez que este poluente se forma durante a produção do clínquer.
Com isso, o Brasil atingiu atualmente um fator de emissão de aproximadamente 610 kg
CO2 / ton Cimento, bem abaixo de países como a Espanha (698 kg CO2 / ton Cimento),
Inglaterra (839 kg CO2 / ton Cimento) e China (848 kg CO2 / ton Cimento). (Fonte:
Oficemen 2003 / Polysius China).
