No campo da dessulfuração de gases de combustão (FGD) em usinas termelétricas a carvão, o processo de FGD úmido com calcário e gesso é a tecnologia mais madura e amplamente utilizada para o controle das emissões de SO₂ em todo o mundo, com mais de 90% das usinas termelétricas na China que adotam esse processo. Como principal agente de dessulfuração, a qualidade da preparação do pó de calcário afeta diretamente a eficiência da dessulfuração. O moinho de rolos vertical (VRM), com suas vantagens exclusivas de alta eficiência, economia de energia e proteção ambiental, está se tornando a opção predominante para o processamento de pó de calcário para dessulfuração. Este artigo apresenta uma análise abrangente do esquema do processo, da seleção de equipamentos e das principais vantagens do uso de VRMs no processamento de calcário para dessulfuração.

1. Por que o processamento VRM é necessário para o calcário de dessulfuração?

O tamanho das partículas do pó de calcário tem um impacto decisivo na eficiência da dessulfuração. Quanto menor o tamanho das partículas, maior a área superficial específica e mais favorável ela é para a absorção de SO₂. Atualmente, exige-se normalmente que o pó de calcário para dessulfuração tenha uma finura de 95% com granulometria igual ou superior a 250 mesh; 90% com granulometria igual ou superior a 325 mesh. O pó de calcário moído até 325 mesh apresenta um desempenho de dessulfuração ainda melhor.

Existem três métodos principais para a preparação de pó de calcário para dessulfuração na China: seco laminador de tubos moagem, moinho de bolas úmido retificação e retificação a seco de VRM. Os moinhos de bolas tradicionais apresentam alto consumo de energia, alto nível de ruído e grande necessidade de espaço. Em contrapartida, o VRM utiliza o princípio da “moagem em leito interparticular” e integra trituração, secagem, moagem, classificação e transporte em uma única unidade, permitindo uma operação contínua e intensiva.

Nos últimos anos, com a crescente demanda por pó de calcário mais fino e a necessidade de conservação de energia e redução de emissões, cada vez mais usinas de energia estão adotando VRMs para o processamento de calcário destinado à dessulfuração. Atualmente, a tecnologia de fabricação de VRMs na China melhorou significativamente, e sua confiabilidade foi comprovada repetidamente na preparação de massa bruta de cimento, na moagem de pó fino na indústria de minerais não metálicos e na preparação de carvão pulverizado em usinas de energia e siderúrgicas.

2. Principais vantagens do processamento de calcário para dessulfuração com um VRM

2.1 Economia significativa de energia

O VRM utiliza o princípio da moagem em leito interparticular, reduzindo o consumo de energia em 30%–40% em comparação com os moinhos de bolas tradicionais. O consumo de energia do sistema de moagem é 20%–30% inferior do que a de um moinho de bolas, e a economia se torna ainda mais significativa à medida que o teor de umidade da matéria-prima aumenta. Unidades VRM de grande porte (por exemplo, HLM3400) podem atingir uma capacidade por unidade de 100–120 t/h. Os custos operacionais dos VRMs são menores, com economia de energia superior a 25% em comparação com os moinhos de bolas, e o prazo de retorno do investimento é geralmente no prazo de seis meses.

2.2 Fluxo simplificado do processo

O VRM possui um classificador integrado, o que elimina a necessidade de um classificador externo e simplifica o fluxo. Da matéria-prima ao produto acabado, o sistema é composto por apenas quatro componentes principais: equipamento de alimentação, sistema de fornecimento de gás quente, moinho de rolos vertical e equipamento de coleta de produto.

2.3 Ocupa pouco espaço

O sistema VRM ocupa mais de 30% a menos de área útil em comparação com um sistema de moinho de bolas, reduzindo os custos de construção civil e atendendo aos requisitos de layout compacto das usinas de energia modernas.

2.4 Tamanho uniforme das partículas

O pó de calcário produzido por um VRM tem tamanho uniforme das partículas, o que é benéfico para as reações químicas de dessulfuração subsequentes. Para a moagem de pós mais finos, o VRM não é afetado por efeitos eletrostáticos que podem causar moagem excessiva.

2.5 Elevada capacidade de secagem

O VRM pode processar diretamente materiais com um teor de umidade de até 15%. Se o vapor da usina for utilizado como fonte de calor, ele pode reduzir ainda mais a poluição relacionada ao carvão e diminuir os custos operacionais.

3. Fluxo detalhado do processo de tratamento do calcário para dessulfuração com um VRM

Todo o processo pode ser dividido em quatro etapas principais: preparação da matéria-prima, operação de moagem, classificação e coleta, e armazenamento e transporte do produto acabado.

Etapa 1: Preparação da matéria-prima

O calcário para dessulfuração geralmente chega à fábrica na forma de minério em pedaços, com tamanhos de partículas que, em geral, abaixo de 20 mm. A matéria-prima passa primeiro por uma britagem primária; se os pedaços forem muito grandes, utiliza-se um britador de mandíbulas ou um britador de impacto para a britagem grossa e média.

O calcário triturado é armazenado em um silo de pedras (碎石仓) específico, equipado com uma válvula na parte inferior e uma balança de correia eletrônica ajustável que controla a taxa de alimentação. A balança de correia descarrega uma quantidade definida de calcário, conforme exigido pelo sistema. Após remoção de ferro, o material é alimentado no VRM por meio de um elevador de caçambas e um alimentador rotativo com função de válvula de vedação.

Essa etapa também inclui testes com a matéria-prima, o que exige a análise do calcário Teor de CaO, composição das impurezas e umidade para garantir uma qualidade estável.

Etapa 2: Operação de moagem (etapa principal)

Após entrar no VRM, o material é lançado pela mesa de moagem giratória em direção ao espaço entre os rolos de moagem e a mesa. Sob a pressão do sistema hidráulico, os rolos aplicam compressão, cisalhamento e trituração aplica forças ao material, conseguindo uma redução eficiente do tamanho. O material se desloca do centro até a borda da mesa à medida que esta gira, sendo triturado pelos rolos.

Ao mesmo tempo, o ar quente proveniente de um gerador de gás quente entra pela parte inferior do moinho, criando uma corrente de ar circulante interna que, por um lado, seca o material e auxilia no transporte do mesmo. O ar quente é gerado por um gerador de gás quente específico, que pode ser alimentado a carvão ou a óleo, dependendo das condições da usina. Algumas usinas de energia utilizam diretamente trocadores de calor a vapor, aproveitando ao máximo os recursos de vapor da usina.

No caso do calcário, um mineral não metálico de dureza média, o VRM oferece alta eficiência de moagem, baixo consumo específico de energia e controle preciso do tamanho das partículas.

Etapa 3: Classificação e coleta

O material moído é transportado pela corrente de ar para o classificador de alta eficiência, a fim de ser separado. O classificador controla a finura final ajustando a velocidade do rotor. Normalmente, é necessário utilizar pó de calcário para dessulfuração com 95% com granulometria igual ou superior a 250 mesh ou com 90% com granulometria igual ou superior a 325 mesh.

As partículas grossas que não atendem ao requisito de finura são devolvidas à mesa de moagem para serem moídas novamente, formando um circuito fechado que garante uma distribuição uniforme do tamanho das partículas e alta reatividade do produto final. O pó fino qualificado é transportado pela corrente de ar para um filtro de mangas de alta eficiência, onde é coletado sob pressão negativa para a separação gás-sólido. A eficiência de coleta pode chegar a 99.99%, alcançando emissões de poeira próximas de zero.

Etapa 4: Armazenamento e transporte do produto acabado

O pó de calcário coletado é transportado por transportador helicoidal ou sistema de transporte pneumático até os silos de produto acabado para armazenamento. Os silos são equipados com dispositivos de descarga na parte inferior. De acordo com a demanda do sistema de dessulfuração, o pó de calcário é dosado e transportado para o sistema de preparação da pasta.

O pó de calcário é misturado com água para formar uma pasta de calcário, que é então pulverizada na torre de desulfuração (FGD) para reagir quimicamente com o SO₂ presente nos gases de combustão, produzindo gesso e realizando a dessulfuração.

4. Guia de seleção de equipamentos

4.1 Modelos de VRM recomendados

O moinho vertical HLM foi projetado especificamente para a moagem de calcário para dessulfuração, apresentando baixo consumo de energia, baixo desgaste e funcionamento estável. O moinho vertical ultrafino HLMX utiliza um classificador de combinação dinâmico-estático, permitindo que a finura do produto seja ajustada dentro da faixa de 325–2.500 mesh (5–40 μm) .

4.2 Principais fatores de seleção

A seleção propriamente dita deve levar em consideração as seguintes dimensões:

• Requisito de capacidade: Para grandes produções contínuas >20 t/h, o VRM é a opção preferida.
• Características da matéria-prima: Para umidade ≤5%, é necessário o uso de suporte de secagem.
• Requisito de finura: O processo de desulfurização de gases de combustão (FGD) úmido exige a garantia prioritária de que ≥90% passe pela malha 325.
• Condições do local: O VRM requer um sistema de gás quente e um grande coletor de poeira, com uma altura mínima exigida para o prédio de ≥15 m.

Para usinas de energia com uma produção anual superior a 100.000 toneladas, a vantagem do VRM em termos de consumo específico de energia por tonelada pode compensar a diferença no investimento inicial em até seis meses.

5. Proteção ambiental e controle inteligente

Todo o sistema está equipado com um plataforma de controle automatizado que monitora parâmetros como pressão de moagem, fluxo de ar, temperatura e corrente em tempo real, garantindo uma operação estável e com eficiência energética. O equipamento também oferece vantagens como fácil manutenção e tamanho compacto.

No que diz respeito à proteção ambiental, o sistema opera de acordo com totalmente fechado e com pressão negativa condições e está equipado com um filtro de mangas com jato pulsado de alta eficiência, alcançando emissões de poeira praticamente nulas.

O processamento de calcário para dessulfuração com um moinho de rolos vertical é uma solução de processo avançada que integra moagem de alta eficiência, economia de energia, classificação precisa e operação ecologicamente correta. Desde a preparação da matéria-prima até o transporte do produto acabado, o sistema VRM atende aos rigorosos requisitos de grandes instalações industriais, como usinas de energia e siderúrgicas, no que diz respeito à finura, reatividade e rendimento do agente de dessulfuração, por meio de um fluxo de processo científico e contínuo. Seja para novos projetos de dessulfuração ou para a modernização de processos existentes, a tecnologia de processamento VRM merece ser levada em consideração.