Guia Prático de Operação de Fornos Rotatórios de Cal: Funcionamento, Partida, Parada e Controle Diário

  A calcinação do carbonato de cálcio CaCO3 para a regeneração do óxido de cálcio CaO representa uma etapa crítica no ciclo de recuperação química do processo Kraft nas indústrias de celulose e papel.

  Historicamente, a lama de cal (lime sludge ou lime mud), oriunda da reação de caustificação do licor verde, era considerada um resíduo e descartada em rios ou tanques de rejeito. A partir da década de 1920, a busca por redução de custos com a compra de cal comercial impulsionou a implementação dos fornos rotatórios de cal, tornando a sua operação eficiente um pilar indispensável de economia e sustentabilidade operacional.

1. Como Funciona um Forno Rotatório de Cal

Alimentação e Sistemas de Alimentadores (Kiln Feed and Feeders)

  Para produzir cal de alta qualidade a uma taxa uniforme, o forno exige uma alimentação contínua e com composição constante.

 • Desidratação da Lama: A lama de cal vinda do processo é desidratada antes de entrar no forno por meio de filtros de tambor a vácuo, filtros de disco ou centrífugas, reduzindo o teor de umidade de 55%-65% para a faixa de 35%-50% (alcançando teores de sólidos secos entre 50% e 75%).

 • Rosca Transportadora: O bolo de lama de cal desidratado é introduzido na extremidade fria do forno (cold end) por uma rosca transportadora (screw conveyor), revestida com uma jaqueta de água na seção estendida para o interior da conexão para suportar as elevadas temperaturas dos gases de exaustão.

Mecânica Cilíndrica e Fluxo em Contracorrente

  O forno rotatório consiste em um longo tubo de aço revestido internamente com tijolos refratários, montado sobre anéis de rolamento (riding rings) suportados por rolos sobre pilares de concreto.

 • Inclinação e Rotação: Apresenta uma inclinação geométrica de 1,5º a 3º ou 2º a 5º e rotaciona lentamente a velocidades tipicamente entre 0,5 e 2 RPM (podendo variar de 1 a 5 RPM conforme o projeto).

 • Tempo de Retenção e Contracorrente: Essa combinação mecânica promove o deslocamento gradual dos sólidos da extremidade superior de alimentação para a extremidade inferior de descarga (hot end), com um tempo de residência entre 1,5 e 4 horas. O processo opera em contracorrente: a lama de cal desce enquanto os gases quentes de combustão sobem em sentido oposto.

As Quatro Zonas Térmicas do Processo

  A transformação da lama de cal em cal reburnt ocorre ao longo de quatro zonas térmicas no interior do forno:

1. Zona de Secagem: Evaporação da água residual contida na lama pela troca térmica direta com os gases quentes de exaustão.
2. Zona de Aquecimento: Aquecimento do pó seco de lama de cal até atingir a temperatura de reação ~800º.
3. Zona de Calcinação: Reação endotérmica de dissociação do carbonato de cálcio (CaCO3 + calor -> CaO + CO2), onde a temperatura da matéria sólida varia entre 800ºC e 1100ºC.
4. Zona de Resfriamento e Aglomeração: Resfriamento da cal reburnt e aglomeração do pó fino em grânulos antes da descarga pelo cabeçote.

2. Procedimento de Partida do Forno (Starting Up)

  A partida de um forno rotatório exige uma sequência padronizada para evitar choque térmico nos refratários e deformação mecânica na carcaça metálica:

1. Ignição do Queimador e Ajuste de Tiragem: Inicia-se o sistema de queima de combustível a taxas reduzidas. O abafador do exaustor (exhaust fan damper) deve ser ajustado para manter uma pressão levemente negativa no cabeçote de queima 0,00 a 0,05 pol. de coluna d'água, evitando o vazamento de gases quentes.
2. Ajuste da Chama: A chama deve ser ajustada para evitar o contato direto (impingement) com os tijolos refratários.
3. Rotação Intermitente Preventiva: Para prevenir o empenamento do cilindro devido ao aquecimento desuniforme, o forno deve ser girado exatamente 180 graus a cada 15 minutos durante a primeira hora de aquecimento.
4. Alimentação Gradual: Inicia-se a alimentação de lama a uma taxa baixa e opera-se o forno em velocidade reduzida na hora seguinte.
5. Elevação Sequencial da Carga Térmica: Aumenta-se o combustível gradualmente, garantindo que a temperatura do gás de exaustão permaneça abaixo de 550 °F (288 °C). O forno deve atingir incandescência antes da descarga de produto.
6. Sincronização de Velocidade e Carga: À medida que a alimentação e a velocidade sobem para os níveis operacionais, ajustam-se continuamente a taxa de combustível e a tiragem do exaustor.

3. Controle Diário e Relatórios Operacionais (Daily Operational Reports)

  A estabilidade do processo exige o registro e acompanhamento constante de parâmetros-chave. A prática operacional estabelece o preenchimento de relatórios diários com entradas de hora em hora pelos operadores.

  Os parâmetros fundamentais registrados no relatório diário incluem:

 • Temperaturas Operacionais: Monitoramento contínuo das temperaturas do cabeçote (hot-end), da zona de calcinação/queima, da extremidade fria (cold-end) e dos gases de exaustão.

 • Parâmetros da Lama e do Produto: Registro da vazão de alimentação (l/s), densidade da lama, teor de sólidos secos %, CaCO3 residual e teor de CaO disponível analisados em laboratório.

 • Variáveis Mecânicas e de Pressão: Velocidade de rotação (RPM), torque/corrente do motor principal e pressão na extremidade fria (cold-end pressure).

    · Nota de Controle: Um aumento na pressão da extremidade fria ou variações no torque atuam como indicativos indiretos da formação de anéis de incrustação (rings), permitindo intervenções operacionais preventivas.

  Esses relatórios horários são encaminhados à supervisão para consolidação mensal e rápido diagnóstico de anomalias.

4. Procedimento de Parada do Forno (Shutting Down)

  O desligamento do forno requer uma rotina criteriosa para gerenciar o resfriamento térmico gradual da estrutura:

1. Corte de Combustível e Alimentação: Interrompe-se o fluxo de combustível, a alimentação de lama e o exaustor de gases, fechando o abafador.
2. Rotação Inicial: Mantém-se a rotação do forno em velocidade mínima por 5 minutos antes de pará-lo totalmente.
3. Escala de Giros Intermitentes Durante o Resfriamento:                                                                    ·  1ª Hora: Girar o forno exatamente 180 graus a cada 5 minutos.                                                   ·  2ª Hora: Girar o forno exatamente 180 graus a cada 10 minutos.                                                   · Até o Resfriamento Completo: Girar 180 graus a cada 30 minutos até que o equipamento esteja frio.
4. Resfriamento Forçado Segurado: O exaustor não deve ser religado enquanto o forno estiver incandescente. Após o forno perder o calor vermelho (red heat), abre-se a porta do cabeçote e aciona-se o exaustor regulando o abafador para puxar ar de resfriamento sem sobrecarregar o motor.
5. Procedimento para Falha de Energia: Em caso de queda de energia elétrica, deve-se acionar o motor auxiliar de emergência (a gasolina ou diesel) para manter rigorosamente a rotina de giros de 180 graus.
6. Proteção Contra Interrupções na Alimentação: Se houver uma falha nos equipamentos anteriores e o forno precisar operar temporariamente sem carga de lama mas com o queimador aceso, deve-se injetar água na extremidade de alimentação na mesma vazão correspondente à água da lama. Isso mantém a carga térmica na extremidade fria e evita danos térmicos no sistema de correntes (chains).