Materiais cimentícios são conhecidos pelo Homem desde a remota antigüidade. Os romanos utilizavam um cimento primitivo, considerado o precursor do cimento atual, constituído por uma mistura de cal e cinza vulcânica. O cimento Portland, patenteado em 1824 pelo inglês J. Aspdin, é obtido a partir do clínquer, produto da reação, sob alta temperatura, de uma mistura finamente moída de calcário e argila. As proporções dos componentes são definidas pelos parâmentros químicos Fator de Saturação de Cal, Módulo de Alumina e Módulo de Sílica, relacionados às quantidades de CaO, Si\'O IND.2\', \'Al IND.2\'\'O IND.3\' e \'Fe IND.2\'\'O IND 3\'. O clínquer, moído com aditivos como gesso, escória e pozolanas, resulta no cimento Portland. A Unidade 1 da Fábrica de Cimento Votoran opera desde 1936 em Santa Helena, município de Votorantim. O metacalcário utilizado tem elevada pureza; porém, a argila local, um filito sericítico intemperizado, pobre em \'Al IND.2\'\'O IND.3\' e \'Fe IND.2\'\'O IND.3\', demanda a adição de bauxita e minério de ferro como corretivos, elevando o custo de produção. No estudo desenvolvido, realizou-se a prospecção de argila alternativa que permitisse a minimização ou a eliminação dos corretivos, além de obedecer a outros condicionantes: o material deveria ser inconsolidado; a distância da fábrica deveria ser a menor possível; a área da jazida deveria estar livre de títulos minerários de terceiros; deveriam ser evitadas áreas com possibilidades de conflitos da mineração com outros usos do solo; o volume de material deveria garantir um mínimo de 25 anos de vida útil e, finalmente, a lavra não deveria interferir em áreas de proteção ambiental. Quatro prospectos foram selecionados, reconhecidos e/ou amostrados em superfície e por sondagem a trado. Um depósito laterítico promissor, Alvo 1 - Fazenda Ventania, foi mais detalhadamente sondado, para caracterização do material e uma avaliação preliminar do seu volume, tendo sido objeto de lavra experimental em seguida. Paralelamente, estudou-se também a possibilidade de otimizar a lavra do metacalcário de alta pureza através da mistura com parte de suas encaixantes: metadolomitos, filitos carbonáticos e rochas cálcio-silicáticas. Simulações computacionais da composição da farinha mostraram que é possível a utilização dos materiais estudados. Testes de produção do clínquer em escala piloto segundo a melhor alternativa simulada foram realizados, e a avaliação dos resultados demonstrou o impacto técnico-econômico positivo do uso das matérias-primas consideradas. / Varied cementitious materials are known since remote times. A primitive cement made of a mix of lime and volcanic ash, considered the forerunner of the present cement, was used by the Romans. The Portland cement, patented by the English J. Aspdin in 1824, is made from the clinker, that results from the reaction between a finely ground mix of limestone and clay in high temperature. The proportion of the raw mix components are ruled by chemical parameters Lime Saturation Factor, Alumina Modulus and Silica Modulus, related to the quantities of CaO, \'SiO IND.2\', \'Al IND.2\'\'O IND.3\' and \'Fe IND.2\'\'O IND.3\'. The Portland cement is made by grinding of clinker with additives as gipsum, slag and pozolanic materials. The Unity 1 of the Fábrica de Cimento Votoran operates since 1936 in Santa Helena, in the neighborhood of Votorantim city. A highly pure metalimestone is used in the raw mix, but the clay, a weathered phyflite, is deficient in \'Al IND.2\'\'O IND.3\' and \'Fe IND.2\'\'O IND.3, demanding the addition of bauxite and iron ore as correctives, wich increases the production cost. The goal of this study was an exploration to find out an alternative clay aiming the minimization or the entire substitution of the correctives, besides other conditioning factors: the material should be unconsolidated; the distance from the factory should be as short as possible; the area should be free of third part\'s mining claims; the areas with possible conflicts with other land uses should be avoided; the volume of the material should guarantee a minimum of twenty five years of mining and, finally, the mining should not interfere with environmental protection areas. Four exploration areas were selected and sampled on surface and by auger drilling. A promising lateritic deposit, Target 1 - Fazenda Ventania, was sampled by further auger drilling for preliminary volume and quality evaluation. Then, an experimental mining was made. It was additionally studied the possibility of the mining optimization of the metalimestone by blending with part of its host rocks, metadolomites, carbonaceous phyllites and calcio-silicatic rocks. Computer simulations of the raw mix have shown that it is possible to use the studied materials. Clinker production tests were then performed and their results have demonstrated the positive technical and economical impact of the use of the studied raw materials.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-01102014-133707 |
| Date | 15 December 1999 |
| Creators | Shimada, Helio |
| Contributors | Yamamoto, Jorge Kazuo |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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