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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Avaliação da incorporação de enxofre no clínquer em um forno de cimento
Authors: Rondinelli Nepomuceno Lima
First Advisor: Marcelo Cardoso
First Co-advisor: Antonio de Padua Braga
Abstract: Durante a fabricação do clínquer Portland, a avaliação das relações entre as diversas variáveis de qualidade e operação e seu efeito sobre o produto é uma tarefa complexa devido ao grande número de fenômenos físico-químicos envolvidos e ao ambiente de grande variabilidade e tempos amostrais muito distintos destas variáveis. Buscou-se neste trabalho, através do uso de algumas ferramentas estatísticas, filtro tendência-ciclo-sazonalidade e da aplicação de um modelo de rede neural avaliar o impacto causado por estas variáveis sobre a incorporação do enxofre no clínquer em um forno rotativo. Quando as condições físico-químicas favorecem que o enxofre presente no clínquer se volatilize, os gases ricos em enxofre se deslocam para as partes mais frias do forno onde encontram condições para se precipitar na forma de aglomerados sólidos, o que reduz a área de passagem de gases e de material chegando ao ponto de obstruir estas passagens e interromper a produção do forno. O uso do filtro para extrair a tendência das variáveis é uma alternativa em um ambiente com uma variabilidade muito alta e, em particular, no caso em que se deseja identificar zonas de operação do forno. O modelo de rede neural, cuja correlação r entre os dados de validação e os dados simulados superou 0,94, permitiu identificar dois grupos de variáveis com comportamentos distintos: as variáveis de qualidade apresentando uma correlação linear elevada com o enxofre no clínquer e as variáveis de processo, que apresentaram relações não lineares evidenciando a dificuldade de se correlacionar as mesmas e o enxofre usando regressão linear. Além disso, o modelo de rede neural mostrou-se efetivo para se avaliar o efeito de pequenas alterações simultaneamente em diversas variáveis sobre a resposta. Para variáveis de qualidade, o CaO, cuja variação de 1,2%, altera a tendência do SO3 no clínquer em valor correspondente a 50% da faixa de variação total desta variável, mostrou-se mais significativo. Para variáveis de processo, a mudança do O2 2º estágio em 2,1% altera a tendência do SO3 em 23% da sua faixa de variação. Combinações de pequenos incrementos em variáveis dos dois grupos foram testadas como aumento no teor de flúor (+0,04) e O2 2º estágio (+1,3%) alterando o SO3 do clínquer em 17% da sua faixa total de variação. Do ponto de vista qualitativo, o trabalho indica que a quantidade de queima secundária no forno rotativo estudado deve ser reavaliada, pois favorece a volatilização do enxofre e que a correlação entre o enxofre no clínquer e os elementos químicos individualmente é mais adequada que a correlação com os módulos químicos usualmente utilizados na indústria do cimento.
Abstract: During the clínquer Portland manufacturing, the relationships evaluation among the variety of quality and operation variables and their effect on the product is a complex task due to the great number of physicochemical phenomenon and the environmental of great variability and different variables sampling collect times. It was sought at this work, through statistical tools, trend-cycle-seasonal filter and the application of a neural network model, to evaluate the impact of these mentioned variables on the rotary kiln clinker sulphur incorporation. When the physicochemical conditions are favoring to the sulphur in the clinker structure volatilize, gases that are rich in sulphur displace to the kiln colder parts where there are conditions to precipitate in solid agglomeration form which reduces the material and gases duct area and sometimes stops the flow of them causing a kiln shutdown. The use of a filter to extract the trend of the variables is an alternative to this environment of great variability and, particularly, when the target is to identify kiln operation zones. The neural network model, which has presented a correlation r among evaluation data and simulation data above 0,94, it has allowed identifying two variables groups with different behaviors: the quality variables presenting a high linear correlation with the sulphur in the clinker and the processes variables that present non-linear relations that show the difficulty to correlate these variables and the clinker sulphur using linear regression. Furthermore, the neural network model was effective to evaluate the effect of small changes in several variables simultaneously on the response. For quality variables, the CaO, with a variation range of 1.2%, changes the tendency of SO3 in the clinker by 50% of its total variation range, showing to be the most meaningful. For the process variables, the change of 2.1% in the O2 2o stage changes the tendency of SO3 by 23% of its total variation range. Combination of small changes in the variables of both groups has been tested as the increase of fluorine (+0.04) and O2 2º stage (+1.3%) the tendency of SO3 by 23% of its total variation range. In a qualitative point of view, this work has shown that the amount of secondary firing in the rotary kiln should be reevaluated because it has been favoring the sulphur volatizing and that the correlation between the sulphur in the clinker and the individual chemical elements is more appropriate than the correlation with the chemical modules commonly used by the cement industry.
Subject: Cimento Portland
Engenharia quimica
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-9ACHME
Issue Date: 2-Aug-2012
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