Cal

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Óxido de cálcio
Alerta sobre risco à saúde
Calcium-oxide-3D-vdW.png
Nome IUPAC Óxido de cálcio
Outros nomes Cal
Identificadores
Número CAS 1305-78-8
PubChem 14778
Número RTECS EW3100000
Código ATC P53AX18
Propriedades
Fórmula molecular CaO
Massa molar 56.077 g/mol
Aparência sólido branco
Densidade 3.35 g/cm3
Ponto de fusão

2572 °C (2845 K)

Ponto de ebulição

2850 °C (3123 K)

Solubilidade em água reage na água
Solubilidade em [[ácidos, glicerol, sugar solution]] solúvel
Solubilidade em [[metanol, dietil éter, n-octanol]] insolúvel
Acidez (pKa) 12.5
Riscos associados
MSDS ICSC 0409
Índice UE Não listado
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
3
1
 
Ponto de fulgor Não inflamável
Compostos relacionados
Outros aniões/ânions Sulfeto de cálcio
Hidróxido de cálcio
Fluoreto de cálcio
Nitreto de cálcio
Outros catiões/cátions Óxido de potássio
Óxido de berílio
Óxido de magnésio
Óxido de estrôncio
Óxido de bário
Óxido de escândio (III)
Excepto onde denotado, os dados referem-se a
materiais sob condições PTN

Referências e avisos gerais sobre esta caixa.
Alerta sobre risco à saúde.

A cal, também conhecida como óxido de cálcio, é uma das substâncias mais importantes para a indústria, sendo obtida por decomposição térmica de calcário a 900°C. Também chamada de cal viva ou cal virgem , é um composto sólido branco.

Esta substância é normalmente utilizada na indústria da construção civil para elaboração das argamassas com que se erguem as paredes e muros e também na pintura. A cal também tem emprego na indústria cerâmica, siderúrgicas (obtenção do ferro) e farmacêutica como agente branqueador ou desodorizador. Na agricultura, o óxido de cálcio é usado para produzir hidróxido de cálcio, que tem por finalidade o controle da acidez dos solos e, na metalurgia extrativa, é utilizado para separar a escória (que contém impurezas, especialmente areia) do ferro.

Obtenção[editar | editar código-fonte]

O calcário, depois de extraído, selecionado e moído, é submetido a elevadas temperaturas em fornos industriais num processo conhecido como calcinação, que dá origem ao CaO (óxido de cálcio: cal) e CO2 (gás carbônico), a equação química dessa calcinação fica assim:

CaCO_3 + Calor \rightarrow CaO + CO_2

Para essa reação ocorrer à temperatura do forno da caieira (indústria produtora de cal) deve ser de, no mínimo, 850 °C, mas a eficiência total da calcinação se dá à temperatura de 900 a 1000 °C. Essa temperatura é garantida pela queima de um combustível, que pode ser: lenha (gasogênio), óleo combustível, gás natural, gás de coqueira, carvão e material reciclado.

Para a obtenção da cal hidratada é necessário promover a reação da cal virgem com H2O, com o seguinte desprendimento de calor[1] :

CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + 63.7kJ/mol de CaO + Aumento de Volume

Tipos e usos da cal[editar | editar código-fonte]

A maioria da cal produzida no Brasil resulta da calcinação de calcários/dolomitos metamórficos de idades geológicas diferentes; geralmente muito antiga (pré-cambriana) e possui pureza variável. As cales provenientes de calcários sedimentares e de concheiros naturais recentes participam de maneira subordinada na produção.

Em geral, na região sul-sudeste predominam as cales provenientes de dolomitos e calcários magnesianos, e na região nordeste-norte-centro, as resultantes de calcários calcíticos.

O principal produto da calcinação das rochas carbonatadas cálcicas e cálcio-magnesianas é a cal virgem, também denominada cal viva ou cal ordinária. O termo cal virgem é o consagrado na literatura brasileira e nas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas, para designar o produto composto predominantemente por óxido de cálcio e óxido de magnésio, resultantes da calcinação, à temperatura de 900 a 1200 °C, de calcários, calcários magnesianos e dolomitos. A cal virgem é classificada conforme o óxido predominante como indicado a seguir:

  • cal virgem cálcica: óxido de cálcio entre 100% e 90% dos óxidos totais presentes;
  • cal virgem magnesiana: Teores intermediários de óxido de cálcio, entre 90% e 65% dos óxidos totais presentes;
  • cal virgem dolomítica: teores de cálcio entre 65% e 58% dos óxidos totais presentes.

No mercado global da cal, a cal virgem cálcica predomina, particularmente, pela sua aplicação nas áreas das indústrias siderúrgicas, de açúcar e de celulose. Todas elas são comercializadas em recipientes (plásticos, metálicos e outros) ou a granel, na forma de blocos (tal como sai do forno), britada (partículas de diâmetro 1 a 6 cm) ou moída e pulverizada (85% a 95% passando na peneira 0,150 mm).

Outro tipo de cal muito comum no mercado é a cal hidratada. Ela é composta por um pó de cor branca resultante da combinação química dos óxidos anidros da cal virgem com a água. É classificada conforme o hidróxido predominante presente ou, melhor, de acordo com a cal virgem que lhe dá origem:

  • cal hidratada cálcica
  • cal hidratada magnesiana
  • cal hidratada dolomítica

A cal hidratada, geralmente, é embalada em recipientes plásticos ou em sacos de papel Kraft (com 8,20 kg e 40 kg do produto), possuindo granulometria de 85% abaixo de 0.075 mm.

No Brasil, as diversificadas áreas de consumo de cal são supridas por mais de 200 produtores distribuídos pelo País. A capacidade de produção de suas instalações varia de 1 a 1000 toneladas de cal virgem por dia.

A utilização da cal hidratada é muito difundida, principalmente em argamassas para assentamento de tijolos e revestimento de paredes, devido a algumas características da cal, como as relativas a trabalhabilidade e durabilidade das argamassas.

A cal hidratada tem características aglomerantes como o cimento, sendo que, enquanto o cimento reage com água (reação de hidratação do cimento), o endurecimento da cal aérea ocorre pelo contato com o ar. Essa reação transforma a cal hidratada num carbonato tão sólido quanto o calcário que a originou.

O uso da cal como aglomerante, no Brasil, deve-se: à dispersão geográfica das suas usinas de fabricação – face às ocorrências de calcários e dolomitos por quase todo o território nacional, à facilidade e abundância da sua oferta – ainda que para cales especiais, o suprimento às vezes implique transporte mais longo e ao seu baixo custo – o menor entre os reagentes químicos alcalinos e os aglomerantes cimentantes.

Aplicações[editar | editar código-fonte]

As principais aplicações da cal no Brasil são nas:

Indústrias:

  • siderúrgicas como carga de fabricação de aço nos fornos, como aglomerante, regulador de pH em tratamento de águas servidas, lubrificante para trefilagem de vergalhões de aço, dessulfurante das gusas altos em enxofre e refratários básicos de fornos de aço;
  • de celulose e papel para regenerar a soda cáustica e para branquear as polpas de papel, junto com outros reagentes;
  • tintas como pigmento e incorporante de tintas à base de cal e como pigmento para suspensões em água, destinadas às "caiações";
  • de alumínio como regeneradora da soda (total de 100 kg/t de alumina);
  • diversas de refratários, cerâmica, carbonato de cálcio precipitado, graxas, tijolos sílico-cal, petróleo, couro, etanol, metalurgia do cobre, produtos farmacêuticos e alimentícios e biogás.

Alimentação:

  • de açúcar na remoção dos compostos fosfáticos, dos compostos orgânicos e no clareamento do açúcar;
  • de doce em compotas na manutenção superficial, não deixando que pedaços da fruta dissolvam com a compota;
  • na engorda de suínos: 1 quilo a cada 200 quilos de ração.

Outros setores:

  • tratamento de água na correção do pH, no amolecimento, na esterilização, na coagulação do alume e dos sais metálicos, na remoção da sílica;
  • estabilização de solos como aglomerante e cimentante (na proporção de 5 a 8% em volume da mistura solo-cal);
  • obtenção de argamassas de assentamento e revestimento como plastificante, retentor de água e de incorporação de agregados (com ou sem aditivos, em geral nas proporções de 13 a 17% dos volumes);
  • misturas asfálticas como neutralizador de acidez e reforçador de propriedades físicas (em geral, 1% das misturas);
  • fabricação de blocos construtivos como agente aglomerante e cimentante (em geral, 5 a 7% do volume do bloco).
  • usos diversos precipitação do SOx dos gases resultantes da queima de combustíveis ricos em enxofre; corretivo de acidez de pastagens de solos agrícolas; sinalização de campos esportivos; proteção às árvores; desinfetantes de fossas; proteção a estábulos e galinheiros; e retenção de água, CO2 e SOx.

Vantagens[editar | editar código-fonte]

Uma boa argamassa, além de ser dosada, deve ser composta por materiais de boa qualidade. Tradicionalmente, sempre se utilizou cal como um dos constituintes das argamassas. Atualmente, com o uso de aditivos cada vez mais difundido, a cal tem sido abandonada em muitos casos. No entanto, sabe-se que essa prática afeta a durabilidade de revestimento, como já observado em alguns países da Europa, como, por exemplo, a França, que tem a cal como um dos vários constituintes das argamassas.

No estado fresco, a cal propicia maior plasticidade à argamassa, permitindo melhor trabalhabilidade e, conseqüentemente, maior produtividade na execução do revestimento. Outra propriedade no estado fresco é a retenção de água, importante no desempenho da argamassa, relativo ao sistema alvenaria/revestimento, por não permitir a sucção excessiva de água pela alvenaria.

No estado endurecido, a cal apresenta a capacidade de absorver deformações devido ao seu módulo de deformação. Esta propriedade é de extrema importância no desempenho da argamassa, que deve acompanhar as movimentações da estrutura. A cal possibilita a diminuição da retração gerando menor variação dimensional, além de carbonatar lentamente ao longo do tempo, tamponando eventuais fissuras ocorridas no endurecimento, no caso de argamassa mista.

Todas estas propriedades permitem dizer que a qualidade da cal é absolutamente essencial para uma boa argamassa.

A cal nos dias atuais[editar | editar código-fonte]

O Brasil é o sexto país no planeta com reservas naturais de calcário. A busca de matérias-primas de baixo impacto faz com que esse e outros materiais, sejam, aos poucos, vistos como sustentáveis e, portanto mais utilizados e, aos poucos, substituindo materiais como o cimento. O uso de argamassas de revestimento em intervenções de conservação e ou restauro de construções históricas tornou-se definitivo em vários países, e, aos poucos, vem se consolidando no Brasil.

Referências

  1. US Patent 3,955,554, Solar heating system.