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MANUAL TÉCNICO Cimento, Cal e Argamassas Esta é uma publicação da Companhia Cimento Portland haú, para uso exclusivo dos funcionários do Grupo Votorantim cujas atividades exijam a obtenção de informações sobre tecnologia de fabricação, controle e aplicação de cimento, cal e argamassas. As informações aqui contidas foram coletadas de diversas fontes, algumas sem identificação dos autores, impedindo a citação bibliográfica. Agradecemos, de modo especial, as empresas, fornecedores, funcionários e ex-funcionários que contribuíram para a elaboração deste manual. Equipe de elaboração: Coordenação: Alair Riboldi, revisor técnico Ernani Monaco - Brígida Gomes Pereira Danilo Nogueira Carlos Alberto Ayres Magalhães Edvaldo Araújo Rabelo Idario Domingues Fernandes Jair Nicheli Márcio Luiz Martins Neto Napoleão José Lira Costa Marcos Caldas Cruz Romulo Fabri Miranda * Mauro Taveira Jr. Nelson Mitihiro Tsutsumi Vanderlei Esteves Mansanares Índice: Cimento 1 - Mineração: Síntese das exigências legais 2 - Planejamento de lavra 3 — Perfuração e desmonte 4 — Dimensionamento de equipamentos 5 - Britagem 5.1 — Britadores primários 5.2 — Rebritadores 5.3 — Peneiramento 6 — Teoria sobre Sistemas de Amostragem 6.1 — Esquema geral de um Sistema de Amostragem 6.2 — Procedimento básico para dimensionamento de um Sistema de Amostragem 6.3 — Exemplo 7 - Sistemas de Pré-homogeneização 7.1 — Métodos de Empilhamento e Retomada 7.2 - Parâmetros de Controle 7.3 - Ângulo de Repouso 8 - Farinha 8.1 — Parâmetros de Controle 8.2 - Dosificação da Farinha 8.3 - Queimabilidade da Farinha 9 — Moagem 9.1 - Circuitos de Moagem 9.2 - Moinhos de Bolas: Cálculos Práticos 9.3 - Moabilidade 9.4 - Separadores 10 — Homogeneização da Farinha 10.1 — Efeito de Homogeneização 10.2 — Características da Homogeização Eficiente 10.3 — Silos de Homogeneização 10.4 — Silos de Homogeneização Continua 10.5 — Cálculos Práticos 10.6 — Dimensionamento de Silos 11 — Torre de Ciclones 11.1 Tipos de Ciclones 11.2 — Parâmetros de Controle 11.3 - Comparativo entre Torres 11.4 — Número de Estágios da Torre 11.5 - Problemas Operacionais 21 — Métodos de Análise para Controle da Qualidade 22 - Concreto 22.1 - Tipos e Características 22.2 — Preparo do Concreto 22.3 — Características Importantes 22.4 - Dosagem 22.5 - Cálculos Práticos 22.6 — Deterioração do Concreto 22.7 — Pavimento Rígido 23 — Argamassas 23.1 - Especificações 23,2 — Preparo da Argamassa 23.3 — Características 23.4 — Patologias 24 — Sistemas Digitais para controle de Processos 25 — Motores 26 - Ventiladores 26.1 — Tipos/Aplicações 26.2 — Leis de Proporcionalidade 26.3 - Cáculos Práticos 27 — Sistemas de Dosagem 28 - Aços 29 - Medição/Ábacos 29.1 - Gases 29.2 - Medições com Tubo de Pitot 29.3 - Ábacos 30 — Cálculos Financeiros 30.1 — Juros 30.2 — Fluxo de Caixa 30.3 — Custos de Produção 31 — Considerações Sobre Projetos 31.1 - Roteiro para Implantação de Projetos 31.2 - Coeficientes Técnicos 32 — Estatística 32.1 — Cálculos Básicos 32.2 — Gráficos de Controle 33 - Conversão de Unidades 34 — Tabela Periódica 35 - Referências Bibliográficas Índice: Cal 1 — Definições/Especificações 2 — Propriedades físicas/químicas 2.1 — Calcário 2.2 - Cal Virgem 2.3 - Cal hidratada 3 — Aplicação de calcário 4 — Aplicação da cal 5 — Processo de calcinação 5.1 — Conceito 5.2 — Relação entre temperatura e pressão 5.3 — Relação entre concentração e temperatura 5.4 — Cinética 5.5 — Fatores de influência na qualidade 6 — Produção de cal baixo teor de enxofre 7 — Comparação de fornos de calcinação 8 — Forno rotativo 8.1 — Transferência de calor 8.2 — Perfil térmico 8.3 - Efeito de segregação 8.4 - Colagens 8.5 - Cálculos práticos 9 — Forno vertical (Flowsheet) 10 — Pré-aquecedores/Resfriadores 11 — Combustão 11.1 — Teoria 11.2 — Queima de carvão 11.3 - Queima de Óleo 11.4 - Combustíveis alternativos 12 — Teoria da chama 12.1 —- Considerações gerais 12.2 — Características das chamas 12.3 - Controle de chamas 12.4 - Momento de chama 13 - Balanço térmico E CIMENT | BRs MINERAÇÃO. 1.1 - Legislação, pesquisa e meio ambiente A - Quadro resumo: Etapas de um Projeto Mineral e Ambiental DNPM Órgão Ambiental Pedido de Pesquisa isa — Lo — | Guia de Utilização Alvará de Pesquisa LO de Pesquisa Relatório de Pesquisa Aprov. do Rel. de Pesquisa Plano de Aprov. Econômico —- — Fator Ambiental LP — Eia/Rima u LI-PCA LO-— Port. de Lavra Portaria de Lavra Lo Relatório Anual de Lavra B - Legislação e Pesquisa Mineral; Descrição resumida das atividades Fase 1 — Pedido de Pesquisa O pedido de pesquisa deve conter: * Localização da área; * Geologia local e regional; * Método de pesquisa; * Plantas de situação e detalhe; * Memorial descritivo da área; « Atestado de capacidade financeira, «Alvará para funcionar como Empresa de Mineração (pessoa jurídica); * Prova de registro na Junta Comercial do alvará para funcionar como Empresa de Mineração; * ART - Comprovante de recolhimento das taxas Alvará de Autorização de Pesquisa: * Publicação do Diário Oficial da União de alvará autorizando a pesquisa por um prazo de 3 anos; + O alvará poderá ser renovado por 3 anos; + Tratando-se de autorização em terrenos de terceiros, o titular deverá proceder acordo amigável ou judicial com o proprietário da terra; * As taxas de renovação do alvará são anuais. tras AConcessão de lavra terá como título a Portaria de Lavra, que é publicada no Diário | Oficial da União. OTitular da Concessão de lavra deve requerer ao DNPM e Emissão de Posse da jazida no prazo de 90 dias, a contar da publicação da Portaria no Diário Oficial da União. Várias concessões de lavra de uma mesma substância mineral poderão ser reunidas em uma só unidade de mineração, ou seja, o Grupamento Mineiro, que apresenta inúmeras vantagens e simplificações das obrigações previstas no Código de Mineração. Fase 4 - Relatório Anual de Lavra É obrigatório a apresentação até 15 de março do Relatório Anual das atividades de lavra, realizadas no ano anterior. Deve conter, dentre outros, dados sobre: * Método de lavra; * Método de beneficiamento; * Produção men: + Teores do minério; * Comercialização; * Preços de produção, de venda ou transferência; * Mão-de-obra; * Investimentos; * Impostos recolhidos; * Balanço anual da empresa. C - Quadro resumo: Etapas de um Licenciamento Ambiental na Mineração LP-—Licença Próvia EIA/RIMA (Fase planejamento e viabilidade do | empreendimento projeto conceitual) Li-Licença de Instalação PAE - Plano de Aprov. Econ. (Projeto Executivo) PCA - Plano Controle Ambiental Licença de desmatamento expedida pelo IBAMA LO- Licença de Operação Portaria de Lavra (fase de lavra/beneficiamento) 3 Eimraú D - Licenciamento Ambiental de um empreendimento de mineração Descrição resumida Legislação: Código de Mineração e Resolução CONAMA 001/86 e 08/80 | Após ter sido analisado pelo DNPM o Plano de Aproveitamento Econômico é julgado satisfatório. Para emissão da Portaria de Lavra é necessária a apresentação da Licença de Instalação — LI do Órgão Ambiental. Fase 1 - Licença Prévia - LP ALicença Prévia — LP deverá ser requerida na fase de estudo de viabilidade técnica e econômica do empreendimento, com apresentação dos seguintes documentos: * Certidão da Prefeitura Municipal, demostrando que o projeto está de acordo com as normas e posturas municipais, * EIA/RIMA - conforme resolução CONAMA 001/86; * Projeto conceitual do empreendimento. Fase 2 - Licença de Instalação - LI Obtida a Licença Prévia, a LI deverá ser requerida com apresentação dos seguintes documentos: « Plana de Aproveitamento Econômico apresentado ao DNPM; * PCA - Plano Controle Ambiental « Licença de desmatamento expedida pelo IBAMA. Fase 3- Licença de Operação - LO Após a implantação dos projetos constantes no PCA — Plano de Controle Ambiental, o empreendedor deverá requerer a LO — Licença de Operação, apresentando os seguintes documentos: * Cópia da Portaria de Lavra expedida pelo DNPM. Obs.: Na hipótese do empreendimento situar-se em áreas de preservação permanente ou áreas de APAs — Áreas de Proteção Ambiental, há necessidade de Licencimento Prévio do IBAMA. Eiras 4 ———— E B - Projeto de vias de acesso A- As vias de acesso normalmente contemplam os seguintes parâmetros declividade 8a 10% largura 16m comprimento unitário 15a20m trechos em nível 150m Os parâmetros geotécnicos normalmente adotados para o calcário são os seguintes : inclinação da face do banco B5graus largura da berma trabalho 40m «largura da berma final 100u15m altura do banco 150u30m -ângulo médio do talude 56graus Na maioria das minas da Itaú não existe necessidade de definir parâmetros geotécnicos diferentes para as outras litologias, pois a cava de exaustão contempla praticamente só calcário com pequenas exposições de argila. A - Procedimento para cálculo de um plano de fogo: ——— IO A.1 - Relação diâmetro do furo x altura do banco ECC E 1 324 2 10a15 3 Ê er 12a17 “as 15220 A.2- Afastamento (A) A (em metros) = diâmetro do furo (em polegadas) nd A=D Yopo Onde: A = Afastamento (m) (Be = Diâmetro da carga (m) d= Densidade do explosivo (Kg/m?) Re = Razão de carga (Kg/m?) A.3- Espaçamento (E) E=1,3A A4- Sub-furação (h) h=0,3A Sendo: h=sub-furação A= afastamento A.5 - Comprimento do furo (Cf) Furos verticais Cf= H +h Furos inclinados Cf = (H + h)/cosa. Sendo: Cf = Comprimento do furo H=Altura da bancada h= Sub-furação = Inclinação do furo 1 ERAS A.9 - Razão de carregamento (Re) Calcário 80 a 130 gton. -0 Re= V Onde: Rc= Razão de carga - gt Q= Carga de explosivo - g V= Volume de rocha a ser desmontada -t A.10- Ajuste do Plano de Fogo * Se a fragmentação estiver excessiva, aumentam-se os valores deA e E em 10%. Pouco fragmentada, procede-se ao inverso. * Aumentando-se: E e diminuindo-se A, o material ficará mais fragmentado e os blocos serão menores. + Diminuindo-se: E e aumentando-seA, a fragmentação será menor, com formação de blocos maiores. + Vibrações: Quanto maior a inclinação do furo, menor a vibração; maior afastamento, maior vibração; alterações geológicas inibem a vibração; presença de água amplia a vibração. * Lançamentos: Tampões pequenos, lançamentos incontroláveis; a maior inclinação do furo, maior lançamento; maior afastamento, menor lançamento; maior retardo, menor lançamento. (pol) a12" Hm) 15 15 15 ct(m) 1625 1625 a 1625 hm) 1 1 1 A(m) 23 30 2830U3,0 E(m) Pein E 80 680U8,0 filas z 2 2 malha "pé-de-galinha” "pé-de-galinha” “pé-de-galinha" avanço (m) 46 6 50u6 tampão (m) 25 3 om exp. fundo 3º x 24º (25 Kg/turo) emulsão () exp. coluna granulado (60 Kgffuro) emulsão (9 booster 120/1509t 1101509% O iniciador T2iT3 pfiuro T2/T3 plluro (9 retardo 100 msfilas 100 msffilas (o) | Iniciação centralfestopim centrallestopim o) RC. (gh) 120 máx 120 máx () amarração (pode-se utilizar linha NP-10 NP-10 (O silenciosa) “(*)- Idem convencional oubombeado Eiras 10 Capacidade global: dm = disponibilidade mecânica fm = fator de marcha global fm=dmxrend V=volume de rocha desmontada por furo (altura bancada x espaçamento x afastamento) de = densidade específica calcário (t/mº) CG1=CP1xtm (mh) cG2=CP2xfmxVx de (th) A.4- Perfuratriz recomendada P= produção anual (t) Creq = capacidade requerida (t'turno) assim, Creq = Edi Ta Ceq = capacidade do equipamento (t'turno) assim, Ceq=CG2 x htxTd Quantidade de equipamentos = O! — Ceq Eiimaú 12 B - Equipamentos de carregamento B.1 - Produção Requerida Aprodução requerida de um conjunto de equipamentos de carga deve exceder ligeiramente a capacidade de produção das outras unidades na cadeia produtiva (transporte, britagem). Aprodução necessária deve ser cuidadosamente calculada, de modo a permitir a escolha da máquina e da caçamba apropriadas. B.2 - Tempo de ciclo No transporte de material bitolado solto em uma superfície de operação dura e plana, um tempo de ciclo básico de 0,45 a 0,55 minutos é considerado razoável para pás-carregadeiras articuladas Caterpillar manejadas por operador competente. Isto inclui carregamento, despejo, quatro inversões de direção, ciclo completo do sistema hidráulica e percurso mínimo. Otipo de material, a altura da pilha e outros fatores podem influir no aumento ou na redução da produção, devendo portanto ser adicionados ou subtraídos do tempo de ciclo básico, quando aplicável. Os tempos de ciclo de transporte e retorno dos caminhões, quando houver, devem ser adicionados ao tempo de ciclo básico para obter o tempo total de ciclo. O ciclo de carregamento das escavadeiras compreendem quatro operações: carregar caçamba, girar caçamba carregada, despejar caçamba, girar caçamba vazia. O tempo total do ciclo da pá depende do tamanho da máquina e das condições de serviço. À medida que as condições se tornam mais severas (carregamento mais difícil, mais obstáculos, etc), diminui consequentemente a velocidade da pá. Os tempos de ciclo que a experiência demonstrou serem típicos da escavadeira nas condições de trabalho médio e com um operador de habilidade média compreendem de 0,32 a 0,40min. Esses tempos diminuirão à medida que melhorarem as condições da tarefa ou a habilidade do operador, fazendo-se mais lentos quando as condições se tornarem menos favoráveis. Por exemplo: material duro Ê carregamento e tempo de despejo mais longos ângulo de giro maior tempos de giro mais longos habilidade do operador afeta o tempo total do ciclo carregamento de cima p/ baixo pode melhorar o tempo de giro Bras 
