Histórico

 

Os primeiros vestígios de produção industrial de Cal Viva surgem no Egipto, cerca de 3000 anos AC. De fato, as famosas pirâmides foram construídas com grandes blocos de calcário, ligados entre si por um cimento constituído por uma mistura de cal e gesso.

Tecnologia semelhante foi utilizada pelos Maias e pelos Incas na execução das suas obras monumentais; e o mesmo se poderá dizer dos índios Mogul, 2500 anos AC.

No século IV AC, o filósofo e historiador Grego Xenofonte refere que, para além das utilizações em estuques e argamassas, "É a Cal serve, também, para o branqueamento de tecidos de linho".

Mais tarde, em 75 AC, o Romano Dioscorides, faz referência às aplicações farmacológicas da Cal, "É desde que diluída em água".

Foram, ainda, os Romanos, que desenvolveram as primeiras grandes aplicações da Cal em geotecnia, nomeadamente com o objectivo de procederem à secagem dos terrenos, e à aplicação de um ligante de fixação das lages às plataformas por onde passavam algumas das suas monumentais estradas, como foi o caso da construção da Via Apia.

Devido às suas propriedades especiais, a Cal assume, ao longo dos séculos, um papel extraordinariamente importante em múltiplas actividades, industriais ou não.

Para além das suas múltiplas aplicações na Construção Civil (caiação, formulação de argamassas de reboco e enchimento, estuques, etc.), as suas propriedades higroscópicas fazem da Cal Viva um agente desumidificador ambiente de reconhecida eficácia.

Na Agricultura, o seu efeito alcalinizante, fazendo subir o pH dos solos, promove a melhoria das trocas catiónicas, potenciando a eficácia dos adubos e micronutrientes em relação às culturas.

 

B.         Processo Produtivo

 

 

B1.         DESCRIÇÃO

 

O processo de fabricação da Cal inicia-se na jazida de calcário, de onde é extraída a rocha calcária utilizada para fabricação da cal. Para que a rocha seja extraída da jazida o processo normalmente utilizado é o desmonte por meio de explosivos.

O interesse pela rocha calcária vem de sua composição que é basicamente constituída de carbonato de cálcio [CaCO3] e carbonato de magnésio [MgCO3] dentre outros, compostos estes que serão transformados na cal posteriormente.

A primeira etapa realizada é a furação que varia em número e profundidade de acordo com os estudos geológicos pré-existentes, quantidade de rocha que se deseja desmontar e até mesmo a granulometria desejada no minério desmontado .

Depois de realizado a furação o explosivo é colocado nos furos para que a detonação (?fogo?) seja efetuada e o desmonte da rocha aconteça.

Estas etapas devem ser precedidas de um estudo geológico que visa identificar através de amostragens e ensaios químicos o mapeamento da jazida segundo as características químicas da rocha. Apesar de muitas vezes ignorada, esta operação é de fundamental importância para que a qualidade do produto final seja alcançada bem como para o aproveitamento adequado da jazida.

A rocha desmontada é carregada com o auxílio de pá carregadeiras em caminhões e transportada até o britador, equipamento que efetuará a britagem das rochas nas dimensões desejadas e adequadas para a próxima etapa do processo.

À adequação das dimensões das rochas pode ser realizado no próprio canteiro suprimindo o uso de britadores, no entanto esta prática esta praticamente em desuso devido à baixa produtividade e alto custo operacional.

A rocha transportada até o britador é britada onde a granulometria desejada é obtida por meio de regulagem do equipamento conjugado com peneiramento.

As ?pedras? que apresentam dimensões dentro dos limites desejados são estocadas em montes onde posteriormente serão transportadas até o forno, as de menor dimensão serão desviadas do processo e conduzidas para a fabricação de outros produtos e as de maiores dimensões serão realimentadas ao britador para adequação das dimensões.

As pedras são transportadas ao forno, podendo este transporte ser por meio de pás carregadeiras e caminhões ou por meio de transportadores mecânicos como exemplo as correias e cintas transportadoras.

O forno é um dos principais equipamentos do processo, e é onde ocorre a calcinação da rocha calcária e transformação em cal.

Para esta importante etapa do processo existem vários tipos de fornos que vão desde fornos verticais construídos em pedra com processos manuais ou semi-automatizados, sendo estes normalmente de baixa capacidade de produção ou modernos fornos metálicos verticais ou horizontais totalmente automatizados de alta capacidade de produção.

Uma vez alimentada ao forno, as pedras irão permanecer no seu interior para que as reações ocorram sendo que e o tempo de permanência da pedra no interior do forno esta diretamente ligado ao tipo de forno que a linha produtiva dispõe.

A principal reação que ocorre no interior do forno durante a calcinação é descarbonatação do calcário, em outras palavras o carbonato de cálcio e o carbonato de magnésio são transformados em óxido de cálcio [CaO] e óxido de magnésio [MgO] respectivamente.

A descarbonatação se dá por meio da ação do calor que é obtido no forno através da queima do combustível. Os combustíveis utilizados são de várias origens sendo os mais utilizados: lenha, serragem, borracha, gás natural, biogás, óleos minerais e até mesmo resíduos industriais ou um mix dos combustíveis citados.

A descarga do forno se dá de forma contínua ou intermitente (batelada) a depender do tipo de forno e o produto obtido nesta etapa é a CAL VIRGEM EM PEDRA que após o resfriamento já possui diversos tipos de aplicação podendo assim ser comercializada ou alimentada ás fases seguintes do processo. Nesta etapa do processo, a cal virgem em pedra poderá seguir caminhos distintos sendo um para a produção de cal virgem em pó ou um outro para a produção da cal hidratada.

 

Cal Virgem em Pó: A cal virgem em pedra é armazenada para resfriamento e posteriormente será alimentada ao moinho onde será britada e moída até que seja alcançada a granulometria desejada. Posterior a moagem o produto obtido é a CAL VIRGEM EM PÓ que é conduzida aos silos de armazenagem onde posteriormente será ensacada ou comercializada a granel.

 

Cal Hidratada: A cal virgem em pedra é armazenada para resfriamento e posteriormente transportada para a fase seguinte do processo, a hidratação. Nesta etapa ocorre a reação de hidratação do óxido de cálcio e óxido de magnésio onde os mesmos são transformados em Hidróxido de Cálcio [Ca(OH₂)] e Hidróxido de Magnésio [Mg(OH₂)], esta reação se processa quando a cal virgem entra em contato com a água [H₂O].

A hidratação, como é conhecida esta etapa, normalmente ocorre nos hidratadores, denominação utilizada para o conjunto de equipamentos utilizados nesta etapa do processo.

A forma de hidratação bem como os equipamentos utilizados podem variar bastante de acordo com a linha produtiva uma vez que muitas linhas realizam uma etapa de pré-hidratação utilizando a cal virgem em pedra quando ainda armazenadas em montes enquanto outras possuem equipamentos mais modernos e automatizados onde a hidratação ocorre após a moagem da cal virgem em pedra.

Após a hidratação a cal agora denominada de CAL HIDRATADA é armazenada para posteriormente ser ensacada ou mesmo comercializada a granel.

Independentemente dos equipamentos utilizados no processo de fabricação, ou do grau de modernidade da linha produtiva a qualidade da CAL é função e resultado do controle que se realiza nas matérias primas bem como em todas as fases do processo produtivo. 

 

 

B2.       PROCESSO PRODUTIVO ? (parte prática / campo)

 

inserir

 

 

Fluxograma de Processo de Fabricação da Cal Virgem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C.         Produtos Cal Virgem e Hidratada (características e propriedades)

 

 

C1.       Cal Virgem

 

a) Norma NBR de especificação:  NBR 6453 de dez/2002

 

b) Definição:    ?Cal resistente ao processo de calcinação da qual o constituinte principal é o CaO ou MgO capaz de reagir com água?

 

c) Reação de Descarbonatação do Calcário

 

 

Carbonato de Cálcio e Carbonato de Magnésio compostos presentes no calcário, sob a ação do calor ( 900ºC) dissocia-se em Óxido de Cálcio e Óxido de Magnésio respectivamente com a liberação do Anidrido Carbônico (CO₂) para a atmosfera.

 

CaCO₃                    CaO  +  CO₂

                900 ºC

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MgCO₃                  MgO + CO₂

                700ºC

 

d) Composição: Basicamente a cal virgem é composta de óxido de cálcio ou óxido de magnésio ou mais comumente pela mistura destes dois compostos. Ainda há a presença de outros compostos de menor importância, provenientes da rocha calcária onde a concentração de cada um destes compostos esta diretamente ligada com a composição química do calcário.

 

Compostos presentes na cal:

 

CaO                        >             Óxido de Cálcio

MgO                      >             Óxido de Magnésio

SO3                        >             Anidrido Sulfúrico

SiO2                       >             Óxido de Silício

Al2O3                    >             Óxido de Alumínio

Fe2O3                    >             Óxido de Ferro

CO2                        >             Anidrido Carbônico (proveniente da presença de carbonato residual oriundo da deficiência da reação de descarbonatação ou mesmo da reversão da reação onde ocorre a recarbonatação)

 

e) Classificação quanto à concentração de Cálcio e Magnésio

 

Cálcica ou Calcítica                                            % CaO > 90 %

Magnesiana                                                        65% < %CaO < 90%

Dolomítica                                                           % CaO < 65%

 

f) Características: Na forma mais comumente encontrada a Cal Virgem é um pó de cor branca, inodoro que em presença de água reage facilmente liberando calor. Além de pó também pode ser encontrada em pedra possuindo neste estado as mesmas características básicas que quando em pó.

 

Quando em pó possui massa específica que pode variar de 3,0 a 3,6 g/cm³ e densidade aparente com valor aproximado de 0,90 a 1,1 g/cm³

 

g) Propriedades: São diversas as propriedades da Cal Virgem onde se pode destacar: Produto cáustico, Aglomerante, Anti-séptico, Fungicida, Desidratante.

 

C2.       Cal Hidratada

 

a) Norma NBR de especificação: NBR 7175 de dez/2002

 

b) Definição:    Pó seco obtido do processo de hidratação da cal virgem constituída essencialmente de hidróxido de cálcio e/ou hidróxido de magnésio podendo ainda conter óxido de magnésio?

 

c) Reação de Hidratação dos Óxidos de Cálcio e Magnésio

 

Os óxidos de cálcio e magnésio presentes na Cal virgem em contato com a água reagem formando os hidróxidos de cálcio e magnésio respectivamente. Esta reação possui característica exotérmica, isto é a liberação de calor.

 

CaO + H₂O                             Ca(OH)₂ +  Calor

 

 

 

 

 

 

MgO + H₂O                            Mg(OH)₂ + Calor

               

 

d) Composição: Basicamente a cal Hidratada é composta de hidróxido de cálcio e hidróxido de magnésio. Ainda há a presença de outros compostos de menor importância, provenientes da cal virgem, que por sua vez são oriundos principalmente da rocha calcária, onde a concentração de cada um destes compostos esta diretamente ligada com a composição química do calcário.

 

Compostos presentes na cal:

 

Ca(OH)₂ >             Hidróxido de Cálcio

Mg(OH)₂               >             Hidróxido de Magnésio

SO3                        >             Anidrido Sulfúrico

SiO2                       >             Óxido de Silício

Al2O3                    >             Óxido de Alumínio

Fe2O3                    >             Óxido de Ferro

CO2                        >             Anidrido Carbônico (proveniente da presença de carbonato residual oriundo da cal virgem ou mesmo da reversão da reação onde ocorre a recarbonatação)

CaO                        >             Óxido de Cálcio residual (*)

MgO                      >             Óxido de magnésio residual (*)

 

(*) Presente em baixos teores são provenientes da deficiência de hidratação dos óxidos

 

e) Classificação quanto à concentração de Cálcio e Magnésio

 

Apesar da norma de especificação da Cal hidratada não fazer referência no que se refere à classificação quanto à presença de Cálcio e Magnésio a classificação utilizada basicamente segue a mesma da cal virgem que deu origem a cal hidratada.

 

f) Características: A Cal hidratada é um pó fino, de cor branca, inodora. Sua massa específica pode variar de acordo com a concentração de cálcio e magnésio podendo ser: 2,3 a 2,4 g/cm³ quando alto teor de cálcio, 2,4 a 2,6 g/cm³ quando dolomítica super hidratada e 2,7 a 2,9 g/cm³ quando sendo uma dolomítica normalmente hidratada. Sua densidade aparente situa-se entre 0,3 a 0,65 g/cm³ e densidade aparente com valor aproximado de 0,90 a 1,1 g/cm³ .

 

g) Propriedades: São diversas as propriedades da Cal Hidratada onde se pode destacar: Produto cáustico, Aglomerante, Anti-séptico, Fungicida.

 

 

D.         Qualidade: Parâmetros de Qualidade / Normas

                       

A qualidade de uma cal virgem  ou hidratada está diretamente relacionada com as características físicas e químicas desta cal quando comparadas aos parâmetros estabelecidos por norma

 

                       

D1.       Cal Virgem

 

a) NBR 6453 dez/2002: Ao contrário do texto inicial de julho/88, a norma da Cal Virgem sofreu sérias modificações tornando-se atual e mais exigente quanto aos parâmetros físicos e químicos de especificação.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CAL VIRGEM  -  NBR 6453 ? Dez/02
Parâmetros de Qualidade		CV-E                        Cal Virgem Especial	CV-C                        Cal Virgem Comum	CV-P                        Cal Virgem Pedra
Anidrido Carbônico (CO2)	Fábrica	< 6,0%	< 12,0%	<12,0%
	Depósito ou obra	< 8,0%	< 15,0%	<15,0%
Água Combinada	Fábrica	< 3,0%	< 3,5%	< 3,0%
	Depósito ou obra	< 3,6%	< 4,0%	< 3,6%
Óxidos Totais na base não volátil (CaO tl +MgO t)		> 90,0%	> 88,0%	> 88,0%

 

 

c) Exigências Físicas segundo a NBR 6453 dez/2002 - Anexa

 

Da mesma forma que as exigências químicas, as físicas não contemplam uma série de parâmetros que melhor avaliem a qualidade da Cal Virgem.

 

CAL VIRGEM  -  NBR 6453 ? Dez/02
Finura              (% retido acumulada)	Peneira 1,00 mm (#50)	< 2,0%	< 5,0%	> 85,0%
	Peneira 0,30 mm (#18)	< 15,0%	< 30,0%	-

 

 

d) Outras menções do texto: Uma vez que a norma de especificação da Cal hidratada NBR 7175 de jun/92 ou seu projeto de dez/2002 muitas avaliações que se faz para a Cal Virgem toma-se como prática o texto da Cal hidrata no que se referem a tolerâncias de pesos, avaliação de lotes, e etc, no entanto sempre considerando as diferenças existentes entre os dois materiais.

 

D2.       Cal Hidratada

 

a) NBR 7175 dez/2002 (projeto) ? Norma de especificação e classificação da Cal Hidratada em três tipos:

CH I ? Cal hidratada Especial

CH II ? Cal hidratada Comum

CH III ? Cal hidratada Comum com Carbonatos

 

b) Exigências Químicas segundo a NBR 7175 dez/2002

 

 

CAL VIRGEM  -  NBR 6453 ? Dez/02
Parâmetros de Qualidade		CV-E                        Cal Virgem Especial	CV-C                        Cal Virgem Comum	CV-P                        Cal Virgem Pedra
Anidrido Carbônico (CO2)	Fábrica	< 6,0%	< 12,0%	<12,0%
	Depósito ou obra	< 8,0%	< 15,0%	<15,0%
Água Combinada	Fábrica	< 3,0%	< 3,5%	< 3,0%
	Depósito ou obra	< 3,6%	< 4,0%	< 3,6%
Óxidos Totais na base não volátil (CaO tl +MgO t)		> 90,0%	> 88,0%	> 88,0%

 

 

c) Exigências Físicas segundo a NBR 6453 dez/2002 - Anexa

 

Da mesma forma que as exigências químicas, as físicas não contemplam uma série de parâmetros que melhor avaliem a qualidade da Cal Virgem.

 

CAL VIRGEM  -  NBR 6453 ? Dez/02
Finura              (% retido acumulada)	Peneira 1,00 mm (#50)	< 2,0%	< 5,0%	> 85,0%
	Peneira 0,30 mm (#18)	< 15,0%	< 30,0%	-

 

 

d) Outras menções do texto: Uma vez que a norma de especificação da Cal hidratada NBR 7175 de jun/92 ou seu projeto de dez/2002 muitas avaliações que se faz para a Cal Virgem toma-se como prática o texto da Cal hidrata no que se referem a tolerâncias de pesos, avaliação de lotes, e etc, no entanto sempre considerando as diferenças existentes entre os dois materiais.

 

D2.       Cal Hidratada

 

a) NBR 7175 dez/2002 (projeto) ? Norma de especificação e classificação da Cal Hidratada em três tipos:

CH I ? Cal hidratada Especial

CH II ? Cal hidratada Comum

CH III ? Cal hidratada Comum com Carbonatos

 

b) Exigências Químicas segundo a NBR 7175 dez/2002

 

 

 

 

 

 

CAL HIDRATADA  -  NBR 7175 ? Dez/02
Parâmetros de Qualidade		CH-I                        Cal Hidrat. I	CH-II                        Cal Hidrat. II	CH-III                        Cal Hidrat. III
Anidrido Carbônico (CO2)	Fábrica	< 5,0%	< 5,0%	<13,0%
	Depósito ou obra	< 7,0%	< 7,0%	<15,0%
Óxidos Totais na base não volátil (CaO tl +MgO t)		> 90,0%	> 88,0%	> 88,0%
Óxidos Totais não Hidratados		< 10,0%	< 15,0%	< 15,0%

 

 

b) Exigências Físicas segundo a NBR 7175 dez/2002

CAL HIDRATADA  -  NBR 7175 ? Dez/02
Finura              (% retido acumulada)	Peneira 0,60 mm (#30)	< 0,5%	< 0,5%	< 0,5%
	Peneira 0,075 mm (#200)	< 10,0%	< 15,0%	< 15,0%
Retenção de Água		> 75,0%	> 70,0%	> 70,0%
Incorporação de Areia		> 3,0%	> 2,2%	> 2,2%
Estabilidade		Ausência de cavidades ou protuberâncias
Plasticidade		> 110,0%	> 110,0%	> 110,0%

 

C3.       Normas Complementares para Cal Virgem e Cal Hidratada

 

NBR 6471 ? Cal Virgem e cal Hidratada ? Retirada e preparação de amostras

NBR 6472 ? Cal Virgem ? Determinação do Resíduo a Extinção ? Método de ensaio

NBR 6473 ? Cal Virgem e cal hidratada ? Análise química ? Método de Ensaio

NBR 9205 ? Cal hidratada para Argamassas ? Determinação da Estabilidade ? Método de Ensaio

NBR 9206 ? Cal hidratada para Argamassas ? Determinação da plasticidade ? Método de Ensaio

NBR 9207 ? Cal hidratada para Argamassas ? Determinação da Capacidade de incorporação de areia no plastômero de Voss ? Método de Ensaio

NBR 9289 ? Cal hidratada para Argamassas ? Determinação da finura ? Método de ensaio

NBR 9290 ? Cal hidratada para Argamassas ? Determinação da Retenção de Água ? Método de Ensaio

NBR 9551 ? Cal Virgem para Aciaria - Especificação

 

E.         Laboratório: Noções Básicas (Ensaios de Caracterização) / Coleta e Preparação de Amostras

 

Conhecendo melhor os parâmetros de controle e suas interferências na qualidade da Cal

 

a) PF ? Perda ao Fogo: É a grandeza que indica a qualidade da Cal quanto sua queima no forno.

Também orienta quanto a possíveis adições na Cal e qualidade da hidratação.

 

b) RI ? Resíduo Insolúvel: É a grandeza que esta relacionada com a qualidade da Cal quanto sua composição mineral. É um indicativo da presença de material inerte, e orienta quanto a possíveis adições.

 

c) Soma de Óxidos: É a grandeza que indica a qualidade da Cal em sua classificação quanto a presença da Cálcio ou Magnésio.

 Também é uma das grandezas responsáveis pela classificação  da Cal hidratada em CHI e CHIII

 

d) Finura nas peneiras # 30 e # 200: É a grandeza que esta relacionada com a granulometria da Cal.

Indica a finura e consequentemente é um indicador de reatividade

 

Obs.: A parte teórica esta baseada no novo texto da norma NBR 6473 ? versão nov/2000, o qual é a proposta para votação depois de modificado e revisado.

Parte prática ? Realizada em laboratório para acompanhamento do fluxo de processo desde a coleta, preparação e realização de ensaios.

 

F.         Patologia das Argamassas

 

Anexo

 

G.        Usos da Cal

 

Além do largo emprego na construção civil onde tem dentre outras a finalidade de ser um aglomerante, a cal, sobretudo a cal virgem é empregada em outros setores com fiunções:  Hidrolizante / Absorvente / Solvente / Neutrralizante / Floculante / Fluxo / Lubrificante / Caustificante / Desidratante e outros

 

 

Informações e Pesquisa cedida pelo Engenheiro Químico:

 

Alexandre Garay fone (41) 3037-2939