Sistema de silos de armazenamento de pó de escória granulada de alto-forno (GGBS)
Silo de armazenamento de escória granulada de alto-forno
Sistema de armazenamento de pó de escória
Visão geral das informações básicas
- Material armazenado: GGBS, pó de escória, pó mineral, material cimentoide suplementar, aglutinante em pó fino
- Número de silos: 3 conjuntos (Expansão do projeto)
- Tipo de silo: Estilo Lipp Slio
- Dimensões do silo: Φ8 m × H16 m (2 conjuntos); Φ15 m × H23 m (1 conjunto)
- Diâmetro do silo: 15 m
- Altura do silo: 23 m
- Capacidade máxima de um único silo: Aprox. 4 000 m³
- Capacidade total de armazenamento: Aprox. 6 700 m³
Configuração da aplicação e do sistema
Sistema de manuseamento de pó de escória de alto-forno
Silo de armazenamento de GGBS em betão
- Sistema de manuseamento e receção de materiais em pó: Estação de descarga para transporte pneumático, sistema de descarga de camiões de cimento a granel, tremonha de receção com controlo de poeiras, unidades de transferência por transportador helicoidal.
- Sistema de armazenamento e descarga: Conceção para a promoção do fluxo em cone invertido, saídas de descarga multiponto, sistema de descarga assistido por fluidização, dispositivos auxiliares de fluxo anti-formação de arcos.
- Sistema de Controlo de Poeira e Proteção Ambiental: Sistema de filtragem com sacos e jato pulsante, coletor de poeiras no topo do silo, sistema de extração de poeiras por pressão negativa, condutas de transporte seladas.
- Sistema de Monitorização e Controlo: Sistema de deteção por radar de nível, sistema de monitorização da pressão, sensores de monitorização da temperatura, painel de controlo centralizado da operação dos silos baseado em PLC.
Setores aplicáveis e clientes-alvo
- Indústria: Materiais de construção, Aditivos para cimento, Produção de betão, Processamento de pós minerais, Reciclagem de subprodutos industriais
- Clientes-alvo: Fábricas de cimento, produtores de betão pronto, grupos de materiais de construção, siderurgias (divisões de aproveitamento de escória), empresas de processamento de minerais industriais, promotores de projetos EPC de armazenamento de materiais a granel
Características de armazenamento dos materiais
Características de armazenamento da escória granulada de alto-forno moída
| Material | Densidade aparente típica | Fluidez | Características de armazenamento |
|---|---|---|---|
| Escória granulada de alto-forno moída (GGBS) | 1,0–1,3 t/m³ | Médio | Os materiais em pó fino são sensíveis à humidade e à aglomeração, pelo que requerem sistemas de silos de aço selados à medida, equipados com desumidificação, para preservar as propriedades químicas dos materiais. |
| Pó de escória | 1,1–1,4 t/m³ | Médio | Os materiais em pó fino apresentam características de coesão durante o armazenamento a longo prazo. Estes materiais necessitam de um auxílio ao fluxo para criar um mecanismo de descarga eficaz e para evitar a formação de buracos. |
| Cinza volante (substituto cimentício) | 0,8–1,2 t/m³ | Bom | As misturas de materiais são leves e de natureza pozolânica. As misturas apresentam propriedades de fluidez estáveis; no entanto, o controlo da humidade continua a ser fundamental. As misturas são frequentemente armazenadas juntamente com o GGBS nas instalações de mistura de cimento. |
| Pó de calcário | 1,2–1,6 t/m³ | Feira | Devido a um maior ângulo de atrito do fluxo, as propriedades adesivas durante o fluxo levarão à formação de um arco no silo. |
| Cimento em pó | 1,1–1,5 t/m³ | Médio | Os materiais contêm pós finos e altamente adesivos, que são muito sensíveis à humidade. Os sistemas necessários incluem armazenamento hermético e sistemas de transporte pneumático fiáveis e sem poeira. |
Mecanismos de perda de reatividade dos materiais em sistemas de armazenamento de pós minerais a granel
Nos sistemas de produção contemporâneos de cimento e betão, o desempenho do silo de armazenamento de escória granulada de alto-forno (GGBS) é fundamental para manter o potencial hidráulico latente de cimento armazenado em silos. O GGBS apresenta uma área superficial específica de 400 – 600 m²/kg (finesse de Blaine) e, por isso, é muito reativo e muito sensível à humidade. A hidratação superficial — e, consequentemente, a perda de reatividade associada ao armazenamento — ocorre quando a humidade relativa ultrapassa os 65%, podendo essa perda atingir os 8 – 12% num ciclo de armazenamento prolongado.
Silo de armazenamento de pó mineral a granel (ilustração de cenário de aplicação)
Nas redes modernas de contratação de EPC, a seleção de um fornecedor de silos de aço aparafusados é fundamental para garantir a qualidade da fabricação e a fiabilidade na execução do projeto em aplicações de armazenamento de escória.
A conceção de um sistema industrial de armazenamento de GGBS deve, por conseguinte, ter em conta não só a capacidade estrutural, mas também as restrições em termos de estabilidade química. Em grandes fábricas de cimento, um silo pode ter uma capacidade entre 500 e 5 000 toneladas. A exposição do GGBS a um ambiente não controlado pode resultar numa perda de 5 – 10% do material utilizável em cada ciclo de lote, o que afeta diretamente a viabilidade económica da taxa de substituição do clínquer.
Controlo da humidade e preservação da atividade hidráulica
Comportamento de aglomeração e aglutinamento induzido pela humidade em sistemas de armazenamento de pó de escória
O sistema de armazenamento de pó de escória é extremamente sensível ao desempenho dos sistemas implementados para impedir a entrada de humidade. Isto deve-se ao facto de serem armazenadas partículas finas (inferiores a 75 μm), que podem adsorver a humidade do ar em menos de 6 horas. A isto acresce uma redução no fluxo do material de até 20% quando o teor de humidade excede 0,5 – 1,2%.
- Hidratação da superfície das partículas: Provoca a formação de microligações quando a humidade relativa (HR) ultrapassa os 60%.
- Formação de pontes capilares: Provoca aglomeração inicial a níveis de humidade >0,8%.
- Colapso do canal de fluxo: Observado em silos com pouca aeração e com um ângulo de inclinação da tremonha superior a 45°.
Estes fenómenos contribuem para a deterioração da fluidez do pó, sobretudo em fábricas de cimento de elevado rendimento, com taxas de descarga superiores a 200 toneladas/hora. Na logística avançada das fábricas de cimento, um silo em espiral para materiais a granel A configuração é frequentemente avaliada no que diz respeito à estabilidade da alimentação contínua e às taxas de rotação de material otimizadas.
Preservação da atividade hidráulica latente do GGBS em condições de armazenamento
A preservação da atividade hidráulica latente do GGBS exige a minimização dos efeitos da hidratação precoce. As flutuações de temperatura no silo, entre 25 °C e 45 °C, levam a um aumento da taxa de hidratação de aproximadamente 1,8 vezes, fazendo com que o material perca a sua reatividade muito mais rapidamente.
| Parâmetro | Área de segurança | Limiar de risco | Impacto da Engenharia |
|---|---|---|---|
| Teor de humidade | <0,5% | >1,21 TP6T | O risco de obstrução do fluxo aumenta 35% |
| Temperatura | 15–30 °C | >45 °C | A perda de reatividade acelera 1,8 vezes |
| Humidade relativa | <60% | >75% | Probabilidade de aglomeração +40% |
| Período de armazenamento | <30 dias | >90 dias | Perda de atividade até 12% |
Um sistema eficaz de silos de engenharia manterá um ambiente selado e inerte, bem como os gradientes térmicos, minimizando assim a probabilidade de hidratação numa fase inicial.
Conceção estrutural estanque ao ar e um projeto integrado para minimizar a condensação interna
Um sistema de vedação eficaz no interior do silo minimizará a condensação interna e, consequentemente, minimizará a aglomeração irreversível, que constitui um dos efeitos mais significativos no setor da construção civil. Uma vedação insuficiente dos silos resulta na acumulação de 1,5 a 2,5 litros de condensação a cada 24 horas em condições de elevada humidade regional.
- Otimização da integridade da vedação: As taxas de fuga devem ser sempre inferiores a 0,02 m³/min a uma pressão de ensaio de 500 Pa.
- Controlo de pontes térmicas: Para evitar a formação de pontos de orvalho, as diferenças de temperatura nas paredes devem ser mantidas em 5 °C ou menos.
- Sistemas de prevenção da infiltração de humidade: Normalmente, estes sistemas utilizam algum tipo de sistema de injeção de azoto ou de secagem do ar com dessecante.
Nas operações de cimento em grande escala, um silo para manuseamento de pó a granel é frequentemente especificado para garantir condições de armazenamento controladas para materiais SCM de elevada reatividade, como o GGBS.
Estes controlos de engenharia aumentam a fiabilidade dos sistemas de armazenamento a longo prazo de escória granulada de alto-forno moída na produção de cimento e betão. Idealmente, esta estabilidade estende-se também aos sistemas de silos integrados nos sistemas de transporte pneumático das fábricas de cimento.
- Estabilidade na descarga contínua: Os caudais nos sistemas devem ser mantidos dentro de uma variação de 10%, para um Índice de Estabilidade de Descarga Contínua de 100–300 toneladas/hora.
- Geometria do fluxo mássico: significa que o ângulo da tremonha situa-se normalmente entre 55° e 65°.
- Controlo da injeção de ar: Cada bocal de descarga deve ser alimentado com um fluxo de ar de 0,3 a 0,6 Nm³/min.
- Controlo da pressão de saída: Para eliminar o «Ratholing», deve ser mantida uma pressão de saída de 5 kPa.
Um sistema de silos e um sistema de transporte mal concebidos em conjunto podem afetar significativamente a estabilidade da produção de uma fábrica de cimento, chegando a atingir 18%, devido a uma ineficiência geral do sistema.
Controlo Ambiental e Sistemas Integrados de Armazenamento
A regulamentação ambiental e o controlo eficaz das poeiras nas instalações de armazenamento de materiais cimentícios exigem que os níveis de emissão de partículas em suspensão no ar sejam mantidos abaixo de 20–30 mg/Nm³.
Silo de escória granulada de alto-forno
Silo de armazenamento de materiais cimentícios
Nos layouts industriais modulares, silos externos são habitualmente adotados para otimizar a área ocupada pela fábrica e melhorar a acessibilidade para manutenção e inspeção. Os silos de armazenamento a seco utilizados nas modernas fábricas de cimento urbanas representam um risco significativo de incumprimento e um risco operacional no contexto urbano, devido às emissões não contidas dos sistemas de enchimento pneumático, que podem atingir um pico de emissão de 8 a 12 g/m³.
Arquitetura dos sistemas de redução de emissões de poeira e de controlo ambiental
Um sistema de controlo de emissões de poeira garante a conformidade através da incorporação de sistemas de equilíbrio de pressão e de filtração em várias fases.
- Filtros de mangas: Captura > 99,91 TP6T de partículas > 1 μm.
- Ciclo de limpeza: Em média, 5 a 10 segundos.
- Tempo de estabilização: < 3 segundos.
Estes sistemas foram concebidos para funcionar em conjunto com sistemas de manuseamento de pó a granel, garantindo simultaneamente o cumprimento de rigorosas normas ambientais.
Considerações de conceção relativas a sistemas de descarga e transferência sem poeira
Os sistemas de descarga sem poeira das instalações GGBS atuais exigem que se tenha em conta a relação entre a velocidade do ar de transporte e as partículas arrastadas. Quando a velocidade do ar de transporte excede os 25 m/s, os tubos de transporte apresentam uma taxa de desgaste cerca de 30% superior. Quando a velocidade do ar é inferior a 18 m/s, os bloqueios tornam-se uma preocupação.
- Velocidade do ar: 18 – 25 m/s.
- Redução do desgaste: 25% com cotovelos revestidos a cerâmica.
- Custos energéticos reduzidos: 10 – 15% com otimização do controlo de pressão.
Estas considerações proporcionam o quadro necessário para a conceção eficaz de sistemas de transporte pneumático de cimento em pó em instalações de elevada capacidade.
Sistemas de armazenamento integrados para linhas de processamento de escória de alto-forno
O modelo de integração da produção de cimento centra-se num abastecimento constante e contínuo, com um desvio máximo de caudal de 5%, a fim de alcançar estabilidade na substituição do clínquer, o que, por sua vez, influencia a resistência final do betão, que se situa normalmente no intervalo de 3 ± MPa. Por outro lado, no planeamento integrado das infraestruturas industriais, um sistema de tanques de tratamento de águas residuais é frequentemente concebido em paralelo com os sistemas de armazenamento de materiais, de modo a garantir a conformidade ambiental e a eficiência na gestão das águas residuais.
Estratégias de otimização de engenharia para sistemas de armazenamento SCM
Estratégias de otimização de engenharia para sistemas de armazenamento SCM
- Melhoria da estabilidade do fluxo: Permite um controlo da variação da descarga de ±5%.
- Eficiência no isolamento da humidade: Reduz o risco de hidratação em até 70%.
- Eficiência na integração de sistemas: A produtividade da fábrica é aumentada pelo 8–12%.
- Extensão do ciclo de manutenção: A vida útil dos sistemas de silos é prolongada em 3 a 5 anos.
Estas características constituem os parâmetros de engenharia fundamentais para os sistemas de silos de armazenamento de pó de escória de última geração no mercado global de materiais cimentícios.
