Processo de Calcinação de Cal

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PROCESSO DE CALCINAÇÃO
Prof.: Daniel Saturnino
INTRODUÇÃO
Esta parte do curso é focada na
 Química da calcinação
 Forno de cal
 Práticas operacionais
 Balanços de massa e energia
 Problemas operacionais
 Instrumentação e Controle
 Calcinação por leito fluidizado
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 A reação de calcinação é representada por:
𝐶𝑎𝐶𝑂3 + ∆𝐻 ↔ 𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑂2
onde ΔH = 1786 kJ/kg CaCO3
 Esta reação é a principal no ciclo da cal dentro do 
processo de recuperação química
 Sua função é recuperar a cal “virgem” que será 
utilizada no processo de caustificação do licor verde
 A reação é endotérmica e ocorre em temperaturas 
acima de 900°C
 Nestas condições taxas de conversão adequadas 
podem ser atingidas e aglomerados com tamanho 
de 3 a 25 mm podem se formar
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 A presença de pequenas quantidades de sódio na 
cal levam à formação dos aglomerados
 Contudo temperaturas acima de 1150°C levam a 
sinterização das partículas deixando-as não 
reativas
 O fator limitante desta reação é a transferência de 
calor da fase gasosa para a superfície da partícula
 A conversão esperada situa-se na faixa de 90 a 
95% medido como disponibilidade da cal
𝐷(%) =
[𝐶𝑎𝑂]
𝐶𝑎𝑂 + 𝐶𝑎𝐶𝑂3 + [𝐼𝑛𝑒𝑟𝑡𝑒𝑠]
∗ 100
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 Transferência de calor dos gases para a cal
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 Um forno de cal com aproximadamente 530 toneladas 
por dia de capacidade pode apresentar dimensões de:
 4 a 4,5 metros de diâmetro
 100 a 140 metros de comprimento
 produz cal suficiente para uma planta de caustificação que 
processe 7000 m3 por dia
 A cal produzida pode ser classificada em três 
categorias:
 Pouco queimada – as partículas são frágeis e reativas com 
um tempo de hidratação de cerca de 5 minutos
 Muito queimada – as partículas são duras e porosas com 
uma reatividade média e hidratação entre 10 e 20 minutos
 Totalmente queimada – as partículas são sinterizadas
(igual a uma superfície vítrea) e não reagem
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 O aspecto do forno onde a calcinação ocorre
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 Cal em boas condições apresenta uma concentração 
de carbonato residual entre 1 e 3% com aglomerado 
de coloração alaranjada na superfície e amarela no 
interior
 A cal com pouco tempo de reação irá apresentar um 
teor de carbonato > 5% e aglomerados de cor mais 
avermelhada na superfície e cinza no interior
 Já em situações onde a cal foi queimada em excesso 
o teor de carbonato é < 0,5% e a superfície é vítrea 
com uma cor azul pálido 
QUÍMICA DA CALCINAÇÃO
 Além da reação de calcinação, algumas reações 
paralelas indesejadas ocorrem no forno de cal
 Elas envolvem a formação de gases reduzidos de 
enxofre (TRS) e SO2
 A fonte primária de tais gases é o sulfeto residual 
que entra com a lama de cal
 Contudo parte do SO2 pode ser absorvido durante 
a calcinação formando CaSO4 e permanecer 
dentro do ciclo do licor
FORNO DE CAL
 O forno de cal é desenhado para fornecer uma cal 
com uma disponibilidade (teor de cal reativa) 
maior que 90% em condições aceitáveis de emissão 
de TRS e particulados
 Para isso a lama de cal tem um tempo de 
residência no forno entre 170 e 270 minutos, com 
um carga de 1,17 a 1,56 toneladas/hora/m2
 Para melhorar a transferência de calor, o forno é 
movimentado com uma rotação entre 0,5 e 1,2 
RPM
 As concentrações esperadas na entrada do forno 
seriam > 70% sólidos com teores de Na < 0,5% e 
de Na2S < 50 mg/kg de sólidos
FORNO DE CAL
 Uma fórmula empírica que correlaciona as 
variáveis discutidas seria:
𝑇 =
1,77𝐿𝜃 ൗ
1
2
𝑆𝐷𝜔
onde T = tempo de residência (minutos)
L = comprimento do forno (metros)
θ = ângulo de inclinação da lama (graus) (≈ 35°)
S = ângulo de inclinação do forno (graus) (≈ 2,4°)
D = diâmetro interno do forno (metros)
ω = velocidade de rotação (RPM)
FORNO DE CAL
 O teor de Na que entra com a lama é importante 
para induzir a aglomeração das partículas e evitar 
excesso de arraste das partículas
 Óleo combustível e gás natural são normalmente 
utilizados no forno de cal, contudo alternativas 
estão sendo testadas como coque de petróleo e 
syngas obtido de gaseificação de madeira
 Um forno de cal opera com quatro diferentes zonas 
que possuem alguma sobreposição quanto às suas 
funções
FORNO DE CAL
 Regiões operacionais de um forno de cal:
FORNO DE CAL
 A divisão em quatro zonas segue o comportamento 
térmico dos materiais dentro do forno
FORNO DE CAL
 A lama de cal com 
cerca de 70 a 80% de 
sólidos entra na parte 
fria do forno e inicia o 
processo de secagem 
que dura cerca de 20% 
da extensão do forno
 A alimentação é feita 
de uma esteira 
diretamente no forno 
ou através de um 
alimentador parafuso
FORNO DE CAL
 Para aumentar a eficiência de troca de calor na zona 
inicial, o forno possui um conjunto de correntes que 
são montadas ao longo desta área
 Outra função das correntes é remover o excesso de 
material particulado que pode ser arrastado com os 
gases de combustão
 Dois tipos principais de montagem das correntes 
existem: o modelo cortina e o modelo Garland
 No modelo Garland, ambas extremidades da 
corrente estão presas à parede do forno, beneficiando 
a troca térmica; já no modelo cortina apenas uma 
extremidade é presa e o sistema privilegia a remoção 
de partículas
FORNO DE CAL
FORNO DE CAL
 Uma opção à zona de correntes é o secador externo de 
cal onde os gases de combustão são usados como fonte 
de calor
 Um ciclone separa a lama seca dos gases de combustão 
e os envia para o forno 
FORNO DE CAL
 A temperatura dos gases de combustão entrando na 
zona das correntes está no intervalo de 650 a 750°C
 Após esta seção o gás sai entre 150 e 200°C, o que 
indica uma significativa redução na perda de calor 
com os gases de exaustão
 Cálculos indicam uma redução no requerimento 
energético próximo a 2,5 MJ/tonelada de CaO
 Contudo há um limite para a quantidade de 
correntes, uma vez que se a lama de cal ficar muito 
seca há um aumento no arraste de particulados 
FORNO DE CAL
 Na zona de aquecimento, 
um conjunto de defletores 
estacionários são usados 
para revirar a lama de 
cal
 Eles normalmente são 
colocados ao redor da 
circunferência do forno 
em número de seis a oito
 Estima-se que há uma 
redução de 10 a 15% no 
requerimento energético 
do forno com tais 
aparatos 
FORNO DE CAL
 Na zona de calcinação, chega-se à temperatura ao 
redor de 900°C e a reação de calcinação ocorre
 Não há nenhum aparato ou dispositivo no interior 
do forno
 Contudo para aumentar o tempo de residência nesta 
área e na zona de queima, é construído uma 
barreira física com tijolos refratários para estreitar 
a passagem da cal
 Este estreitamento também favorece a transferência 
de calor da chama para a cal, o que permite reduzir 
a temperatura no interior do forno
FORNO DE CAL
FORNO DE CAL
 Antes de sair do forno, o produto calcinado é resfriado 
em tubos cilíndricos conectados do lado de fora da 
estrutura do forno
 Em geral, os resfriadores são em número de 4 a 10 com 
cerca de 3 a 6 metros de comprimento e 1 a 1,5 metros de 
diâmetro
 O fluxo contracorrente de ar possibilita um aumento de 
temperatura do ar para 315°C e uma corrente de cal a 
uma temperatura de 175 a 200°C
 Este aumento de temperatura implica numa economia de 
energia de 0,4 a 0,8 MJ/tonelada de CaO
 A quantidade de ar secundário corresponde a 70% da 
quantidade de ar total para a combustão 
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 A taxa de produção de um forno de cal depende de 
inúmeras variáveis
 Taxa de alimentação da lama de cal
 Escoamento do produto
 Operação do queimadores
 Exaustão dos gases de combustão
 Perda de partículas de cal
 Formação de anéis
 Limites de temperatura dos materiais
 Dentre estas variáveis, a operação dos 
queimadores é de grande importância por afetar a 
qualidade do produto eo tempo de vida dos 
refratários
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 O formato e a extensão da chama no forno são 
determinados pela aerodinâmica do escoamento 
do combustível e do ar
 A reação de combustão é tão rápida que o fator 
limitante no processo é a velocidade de mistura 
do ar com o combustível
 Normalmente três tipos de chamas podem ser 
observadas em um forno de cal: chamas longas, 
chamas curtas e chamas de extensão 
intermediária
PRÁTICAS OPERACIONAIS
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 Chamas longas liberam calor em taxas menores, o que 
implica em menor transferência de calor e logo uma 
calcinação mais lenta
 Chamas curtas em contraste irão gerar mais calor e 
uma calcinação mais eficiente, mas com um risco 
maior de vitrificar a cal
 Não há uma condição ótima, contudo as melhores 
chamas teriam um comprimento entre três e quatro 
vezes o diâmetro interno do forno e circunferência de 
cerca de 70% do diâmetro interno
 Em todos os casos a chama não deve atingir o 
material refratário, sendo preferidas chamas longas
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 As chamas são geradas pelo queimador em uma 
das extremidades do forno
 O projeto do queimador pode ser feito para utilizar 
um tipo ou vários tipos de combustível
 Além da entrada de combustíveis, há também a 
injeção de ar primário que corresponde entre 10 e 
20% do ar total alimentado para combustão
 A função desse ar é estabilizar a chama gerada e 
também resfriar o queimador
PRÁTICAS OPERACIONAIS
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 A escolha do combustível utilizado no forno é 
feita sob critérios de custo e produtividade
 Óleo pesado é o principal combustível utilizado no 
forno de cal, embora vários outros materiais são 
utilizados dependendo de cada fábrica
 Chamas de gás natural são mais frias que óleo 
combustível e produzem mais gases de combustão
 Carvão mineral não é muito utilizado devido ao 
alto teor de sílica presente
 Coque de petróleo pulverizado ainda se apresenta 
como a melhor alternativa ao óleo combustível, 
contudo o teor de enxofre deve ser monitorado
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 A queima do NCG nos fornos de cal ainda é comum, 
mas os gases devem ter sua umidade reduzida para 
não afetar a temperatura do forno ou reagir com os 
refratários próximos ao queimador
 Uma forma de evitar tais problemas foi limitar o NCG 
a no máximo15% da entrada de combustível
 Tall oil pode ser misturado ao óleo combustível e 
queimado no forno, contudo o teor de umidade deve ser 
menor que 5%
 Metanol também pode ser queimado no forno, mas deve 
ser utilizado um sistema separado para injeção no 
forno ou mesmo um queimador separado
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 O uso de resíduos de madeira tem sido considerado, 
mas é necessário seu pré-processamento
 O alto teor de umidade precisa ser reduzido para 
um valor < 5% e o material precisa ser pulverizado
 A opção de gaseificar os resíduos é melhor que a 
utilização da madeira, devido a remover elementos 
não processuais
 Contudo a gaseificação requer a instalação de 
equipamentos para processar os resíduos da 
madeira e purificar os gases produzidos
 Apesar disto, várias unidades têm sido testadas em 
diversos países
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 Os particulados que saem junto com os gases de 
combustão variam de 5 a 25% e precisam ser 
recuperados
 Duas tecnologias são utilizadas: lavador de gases 
ou precipitador eletrostático
 No caso do lavador de gases, o material coletado é 
enviado para o lavador de cal onde é preparado 
para ser reenviado ao forno de cal
 Já o precipitador possibilita a introdução do 
material coletado direto no forno de cal
 A vantagem no lavador é a possibilidade de 
remoção de TRS, inexistente no caso do 
precipitador
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 O principal problema 
do lavador de gases é 
sua resistência ao 
fluxo de gases do forno
 Se os ventiladores de 
fluxo induzido 
atingem seu limite 
não é possível 
aumentar a 
quantidade de ar de 
combustão e o forno 
está no limite de sua 
produção
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 Finalmente o tempo de vida dos refratários também 
é de grande interesse na operação do forno
 Em todo momento há três vezes mais superfície de 
refratários exposta a chama do forno do que a cal
 Tijolos contendo cerca de 70% alumina são 
utilizados próximo a chama do forno
 Cerca de um terço na extensão do forno os tijolos são 
alterados para 40% alumina
 Na seção de correntes utiliza-se tijolos resistentes a 
impacto e não tanto isolantes térmicos
PRÁTICAS OPERACIONAIS
 Vários outros arranjos 
também são vistos, 
sendo os mais comuns 
sistemas com uma ou 
duas camadas de tijolo
 No arranjo de duas 
camadas, os tijolos em 
contato com o forno 
são isolantes térmicos 
e aqueles em contato 
com a cal resistem ao 
ataque químico
BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA
 O requerimento energético para o forno de cal tem 
sido extensivamente analisado 
 Entre as variáveis necessárias para calcular o 
balanço energético incluem
 Taxa de produção (toneladas/dia)
 Temperatura de alimentação (°C)
 Sólidos na lama (%)
 Temperatura do produto (°C)
 Temperatura da saída do forno (°C)
 Perda de particulados (%)
 Disponibilidade (%)
 Excesso de ar (%)
 Temperatura do ambiente (°C)
 Perdas por radiação e convecção (MJ/tonelada CaO)
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
 Variáveis físico-químicas necessárias incluem:
 Capacidades caloríficas da água e vapor (kJ/kg°C)
 Calor de vaporização da água (kJ/kg°C)
 Capacidade calorífica do produto (kJ/kg°C)
 Calor de calcinação (kJ/kg°C)
 Capacidade calorífica dos gases de combustão 
(kJ/kg°C)
 Capacidade calorífica dos particulados (kJ/kg°C)
 Peso molecular de CaCO3, CaO, H2O, CO2
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
 Assumindo um balanço para um forno produzindo 1 
tonelada de CaO com 5% de inertes e CaCO3
 Dados de entrada
 Temperatura de alimentação: 45°C
 Sólidos na lama: 70%
 Temperatura do produto: 175°C
 Temperatura dos gases na saída do forno: 165°C
 Combustível: 177 kg (dado)
 Perdas de calor: 0,9 MJ/tonelada CaO
 Perda de particulado: 10%
 Excesso de ar: 20%
 Temperatura ambiente: 25°C
 Disponibilidade da cal: 95% (5% inertes)
 Ar de combustão: 2808 kg (dado)
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
Balanço de Massa kg / tonelada CaO
Entrada Saída
CaCO3 1000 x (100/56) 1786
CaO 1000
Inertes 1000/(1000+I)=0,95 53 53
Particulados 0,1(1786+53+P)=P 204 204
Subtotal 2043 1257
H2O 2043 x 0,3/0,7 875 875
Combustível 177
Ar 2808
Gases de combustão (Ar + Comb.) 2985
CO2 da reação 1786 x 44/100 786
Total 5903 5903
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
 Para o balanço de energia são ainda necessários 
os seguintes dados:
 Cp, H2O(l) = 4,2 kJ/kg°C
 Cp, H2O(g) = 2,0 kJ/kg°C
 Cp, CO2(g) = 1,0 kJ/kg°C
 Cp, Dust = 1,0 kJ/kg°C
 Cp, Gases de Combustão = 1,1 kJ/kg°C
 ΔHvap = 2250 kJ/kg H2O
 ΔHreaction = 2990 kJ/kg CaCO3
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
Balanço de Energia MJ / tonelada 
CaO
H2O 875[4,2(100-45)+2250+2,0(165-100)]/106 2,28
Produto do forno 1053 x 1,0(175-45) /106 0,14
Calor de calcinação 1786 x 2990 x 56/100/106 3,00
Calor com CO2 786 x 1,0(165-45) /106 0,09
Particulado 204 x 1,0(165-45)
/106
0,02
Produto de combustão 2985 x 1,1(165-25) /106 0,46
Perdas gerais 0,90
Taxa líquida de energia 6,89
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA
 Antes das várias melhorias feitas no forno, a energia 
necessária era aproximadamente 10 MJ/tonelada 
CaO
 Observando o balanço de energia pode-se inferir
 Resfriadores de produto reduziram perda com produto
 O uso das correntes reduziu perda com particulados
 Os defletores aumentaram a transferência de calor e 
reduziram a perda com os gases de combustão
 Uso de tijolos refratários diminuíram as perdas por 
radiação e convecção
PROBLEMAS OPERACIONAIS
 Entre os problemas operacionais mais comuns 
para operação dos fornos de cal dois se destacam:
 Formação de aglomerados eanéis
 Altas emissões de TRS, SO2, NOx e particulados
 A formação dos aglomerados ocorre logo após a 
seção de correntes, com bolas de material variando 
de 5 a 50 cm de raio
 Devido ao teor de umidade e composição ser 
semelhante à lama de cal, acredita-se que os 
aglomerados são um problema de secagem da lama
 Normalmente ampliando o comprimento da seção 
de correntes tem reduzido a ocorrência do 
problema
PROBLEMAS OPERACIONAIS
 A formação de anéis é um problema que, se não 
resolvido, pode levar a obstrução do forno
 Os anéis podem se formar depois da seção de 
correntes, na região central do forno onde ocorre 
a calcinação e na região próximo ao queimador
 Embora vários estudos tenham sido feitos, não há 
um mecanismo claro para explicar o fenômeno
 O único consenso obtido por vários estudos é que 
flutuação nas condições operacionais do forno 
levam ao aparecimento dos anéis
PROBLEMAS OPERACIONAIS
PROBLEMAS OPERACIONAIS
 As emissões de TRS consistem primariamente de 
H2S que pode ser originado de duas fontes:
 Combustível com altos teores de enxofre e quantidade 
insuficiente de ar para combustão
 Na2S presente na lama de cal que não foi propriamente 
lavada, assim a seguinte reação química ocorre
𝑁𝑎2𝑆 + 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂 → 𝐻2𝑆 + 𝑁𝑎2𝐶𝑂3
 As emissões de SO2 são provenientes das mesmas 
fontes que o TRS, contudo aqui ocorre a oxidação 
dos gases reduzidos que podem ser absorvidos 
pela cal conforme a reação:
𝐶𝑎𝑂 + 𝑆𝑂2 + Τ1 2𝑂2 → 𝐶𝑎𝑆𝑂4
PROBLEMAS OPERACIONAIS
 NOX sempre forma durante a combustão se 
nitrogênio está presente:
 NOX térmico se forma entre 650°C e 1300°C pela reação
N2 + O2 → 2NO
 NOX reativo aparece quando há reação química do oxigênio 
e nitrogênio com radicais de hidrocarbonetos na chama em 
temperaturas acima de 1500°C
 NOX do combustível é formado quando o nitrogênio 
orgânico presente no combustível reage com o oxigênio, 
ocorrendo em temperaturas inferiores ao NOX térmico e 
reativo
PROBLEMAS OPERACIONAIS
 O material particulado proveniente do forno tem 
duas origens:
 Pó da lama de cal arrastado pelos gases de combustão
 Vaporização de álcalis
 O arraste do pó da lama de cal depende do projeto 
da área de entrada da lama no forno, da condição 
da seção das correntes e da aglomeração das 
partículas na região de aquecimento
 A vaporização de álcalis é relacionado com os sais 
de sódio na região próxima ao queimador que se 
vão para a fase gasosa e condensam quando os 
gases de combustão resfriam
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
 As principais variáveis medidas no forno incluem 
temperaturas, pressão, CO e O2, densidade e vazão 
da lama de cal alimentada
 Os queimadores têm o maior nível de 
instrumentação com as vazões e pressões dos 
combustíveis sendo constantemente monitorados
 A velocidade dos ventiladores de fluxo induzido é 
utilizada para controlar o ar de combustão
 Em geral, todos os dados são coletados por um 
sistema de controle central (DCS) dependendo da 
lógica de programação e da estratégia de 
automação 
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
 Pontos de medição na entrada da lama de cal
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
 Pontos de medição na região do queimador do forno
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
 Controle manual ainda está presente em várias 
unidades, onde operadores coletam dados sobre:
 Temperatura
 Carbonato Residual
 Concentração de CO e O2 na exaustão
 E ajustam os valores dos parâmetros operacionais 
do forno para atingir uma cal com características 
desejáveis 
 Vazão de lama de cal
 Vazão de combustível
 Velocidade de rotação do forno
 Velocidade de rotação dos ventiladores de fluxo 
induzido
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
 O monitoramento do teor residual de O2 na exaustão 
do forno permite a seguinte avaliação:
 Se o teor de O2 é muito baixo, a combustão poderá estar 
incompleta e aumentará a emissão de CO e TRS
 Se o teor de O2 é muito alto, o excesso de ar que está sendo 
aquecido pelo combustível leva à perda de energia
 O teor de sólidos na lama de cal é monitorado 
porque:
 Baixo teor de sólidos implica em alto consumo de 
combustível para evaporar a água
 Alto teor de sólidos induz ao aumento da temperatura de 
saída dos gases de combustão, e leva à perda de energia 
INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE
 O principal parâmetro avaliado na cal produzida é 
o teor de CaCO3 residual que busca-se manter 
entre 3 e 5%:
 Valores muito baixos de CaCO3 residual implicam em 
altas temperaturas no forno, que podem levar a uma 
cal menos reativa (vitrificada) e alto consumo de 
combustível
 Valores muito altos de CaCO3 residual implicam em 
alto teor de inertes na caustificação
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
 O uso do leito fluidizado para a calcinação tem 
sido considerado devido às altas taxas de 
transferência de calor e massa aliado à uma 
mistura uniforme
 Essas características possibilitam um 
equipamento menor com custos mais baixos e 
curtos períodos de partida e estabilização
 Contudo é necessário que a lama alimentada seja 
seca e selecionada para um tamanho de partícula 
adequada
 O equipamento todo possui três leitos; um de 
aquecimento, outro onde ocorre a calcinação e 
outro para resfriar o produto
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
 O material é primeiro alimentado em um leito de 
aquecimento onde recebe gases advindos da 
calcinação a cerca de 540°C
 Os sólidos secos caem por gravidade para o leito de 
calcinação enquanto os gases com particulados vão 
para um ciclone
 Os sólidos do ciclone são enviados para o leito de 
calcinação e os gases vão para lavador
 Na leito de calcinação a reação de decomposição 
ocorre entre 815 e 870°C juntamente com a 
aglomeração do produto
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
 O leito de resfriamento recebe a cal processada com 
o objetivo de resfriar o material e pré-aquecer o ar 
de combustão
 Nesse equipamento o ar serve não apenas para a 
combustão mas também para fluidizar o meio e 
para transportar a cal
 Depois do leito de resfriamento, o produto chega a 
um coletor de onde segue para a armazenagem
 Ciclones conectados ao leito de calcinação e ao 
coletor de produto separam os finos e os reciclam no 
processo
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
 Um balanço de massa similar ao forno de cal pode 
ser desenvolvido para o leito fluidizado
 Temperatura de alimentação: 45°C
 Concentração de sólidos: 70%
 Temperatura do produto: 170°C
 Temperatura dos gases na saída do leito: 165°C
 Combustível (gás natural): 190 kg (dado)
 Perda de particulado: 10% da alimentação
 Excesso de ar: 20%
 Temperatura ambiente: 25°C
 Disponibilidade da cal: 95% (5% inertes)
 Ar de combustão: 3200 kg (dado)
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
Balanço de Massa kg / tonelada CaO
Entrada Saída
CaCO3 1000 x (100/56) 1786
CaO 1000
Inertes 1000/(1000+I)=0,95 53 53
Particulados 0,1(1786+53+P)=P 204 204
Subtotal 2043 1257
H2O 2043 x 0,3/0,7 875 875
Combustível 190
Ar 3200
Gases de combustão 3390
CO2 da reação 1786 x 44/100 786
Total 6308 6308
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
 Para o balanço de energia são ainda necessários 
os seguintes dados:
 Cp, H2O(l) = 4,2 kJ/kg°C
 Cp, H2O(g) = 2,0 kJ/kg°C
 Cp, CO2(g) = 1,0 kJ/kg°C
 Cp, Dust = 1,0 kJ/kg°C
 Cp, Gases de Combustão = 1,1 kJ/kg°C
 ΔHvap = 2250 kJ/kg H2O
 ΔHreaction = 2990 kJ/kg CaCO3
CALCINAÇÃO POR LEITO FLUIDIZADO
Balanço de Energia MJ / tonelada 
CaO
H2O 875[4,2(100-45)+2250+2,0(165-100)]/106 2,28
Produto do forno 1053 x 1,0(170-45) /106 0,13
Calor de calcinação 1786 x 2990 x 56/100/106 3,00
Calor com CO2 786 x 1,0(165-45) /106 0,09
Particulado 204 x 1,0(165-45)
/106
0,02
Produto de combustão 3390 x 1,1(165-25) /106 0,52
Perdas gerais 0,73
Taxa líquida de energia 6,77
REPOSIÇÃO DE CAL
 A reposição da cal pode ser feita por duas vias
 Aquisição de cal “virgem”(CaO) 
 Aquisição de calcário (CaCO3) que é então enviada ao 
forno para calcinação
 Normalmente as fábricas optam pela aquisição de 
CaCO3 que é então processada para um tamanho 
apropriado
 Finalmente esse material é misturado à lama de 
cal e enviada ao forno para a calcinação
REPOSIÇÃO DE CAL