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ANÁLISE DA CINÉTICA QUÍMICA DA
REAÇÃO DE CALCINAÇÃO DA LAMA DE CAL
GERADA NO CICLO DE RECUPERAÇÃO QUÍMICA
NA INDÚSTRIA DE EXTRAÇÃO DE CELULOSE
PELO PROCESSO KRAFT
Prof. Haroldo Marinho dos Reis Escola SENAI “Theobaldo De Nigris”, Departamento de Celulose e Papel - SP
Prof. M.Sc Júlio Cezar Ferreira Macedo Universidade Nove de Julho, Diretoria de Ciências Exatas- SP Prof. Dr. Rogério José da Silva Universidade Federal de Itajubá, IEM, Instituto de Engenharia Mecânica - MG
Processo Químico Kraft
Desenvolvido por Dahl em 1884, é o método químico mais empregado para a extração de celulose da madeira.
Utiliza solução de NaOH e Na 2 S como licor de cozimento;
Principais características: polpa celulósica com boa resistência mecânica, recuperação dos produtos químicos, odor desagradável, baixo rendimento etc.
Calcinação da Lama de Cal
Efetuada no forno rotativo de cal;
Dividido em zonas: secagem, aquecimento e calcinação;
A lama de cal é alimentada entre 60-80% de sólidos secos;
Calor fornecido por combustão de gás natural ou óleo combustível.
Calcinação da Lama de Cal
CaCO 3 CaO + CO 2 + 1784 kJ/kg CaCO 3
Extremamente rápida acima de 800ºC;
CaO pode reagir com Alumínio e Silício presentes na lama de cal elevando carga de inertes na cal recuperada ;
Tempo de retenção da lama no forno ao redor 170-270min.
Energia livre de Gibbs
ΔH e ΔS calculados pelas equações de Perry ( 1999 )
hf e sf - Carvalho et all (1977)
H Cp T dT
T ( )
- 15
T dT
Cp T
S
T
CaCO 3 CaO CO 2 hf (kJ/kmol).10^3 1207,24 634,59 393, sf (kJ/kmol.K) 88,74 39,77 213,
Energia livre de Gibbs
Variação da energia livre de Gibbs com a temperatura
0
10000
20000
30000
40000
50000
Energia livre de Gibbs (kJ/mol.K)^500 550 600 650 700 750 800 850 Tempertura (ºC)
Energia Livre de Gibbs
Taxa de conversão do CaO
Taxa de obtenção de óxido de cálcio (CaO)
final 1 x x x
inicial 1 0 0
CaCO 3 CaO CO 2
x
x
YCaO
1 x
x YCO
x^21
x YCaCO
3
K Y x
K Y
CO
CO
2 solve,
2
Taxa de conversão do CaO
Taxa de obtenção de óxido de cálcio (CaO)
0
20
40
60
80
100
500 550 600 650 700 750 800 850 900
CaO , %
Temperatura , ºC
Taxa de obtenção CaO
Taxa de conversão do CaO
Tempo da reação calcinação da lama de cal (CaCO 3 )
10
12
14
16
18
90 91 92 93 94 95 96 97 98
Tempo, segundos
% CaO
Calcinação - 800ºC
Reações paralelas
Composição básica da lama de cal
(Pastor e Hortal (1990)
Composto Faixa (%) CaCO 3 90 - 93 SiO 2 1 - 2 Al 2 O 3 1
Reações paralelas
Tempo de formação do silicato dicálcico - Ca 2 SiO 4
270 min
0
50
100
150
200
250
300
900 1000 1100 1200 1300 1400
Tempo (min)
Temperatura (ºC)
Tempo formação do Ca 2 SiO 4
Reações paralelas
Tempo de formação do silicato tricálcico - Ca 3 SiO 5
270 min
0
50
100
150
200
250
300
1500 1550 1600 1650 1700 1750 1800 1850 1900
Tempo (min)
Temperatura (ºC)
Tempo formação Ca 3 SiO 4
Conclusões
Possível definir faixa de temperatura ideal para a calcinação da lama cal (800ºC);
Formação silicatos e aluminatos podem ocorrer:
acima 950ºC para silicato dicálcico;
acima de 1500ºC para silicato tricálcico;
acima de 1150ºC aluminato tricálcico.
Agradecimentos
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais – FAPEMIG;
Escola SENAI “Theobaldo De Nigris”
