Otimização estocástica multi-objetivos na produção de Cimento Portland com co-processamento de resíduos e adição de mineralizadores.

Abstract

A produção de cimento Portland é um processo complexo que envolve matérias–primas específicas e elevado consumo de energia, tanto térmica quanto elétrica, representando elevado custo de produção. Como combustíveis alternativos para a indústria cimenteira têm se utilizado resíduos industriais. A principal vantagem de se utilizar técnicas de coprocessamento está na possibilidade de reduzir o consumo de combustíveis tradicionais e matérias-primas primárias e proporcionar a redução de disposição de resíduos no meio ambiente. Estudos revelam que determinados resíduos podem conter substâncias mineralizadoras. Os mineralizadores diminuem o calor de reação necessário à formação do clínquer, permitindo uma redução da temperatura de chama dentro do forno rotativo, o que implica numa redução do consumo de combustível e até a substituição por combustíveis de menor poder calorífico. Para se obter uma mistura destas variáveis considerando as restrições de ordem operacional e ambiental, técnicas de otimização são necessárias. Para que os resultados obtidos fossem robustos, foi realizado um estudo da variabilidade das variáveis para se determinar as variáveis como estocásticas ou determinísticas. As variáveis conhecidas como estocásticas foram analisadas por superfície de resposta e foram obtidas as funções de média e variância da função custo de produção. Para otimizar os dados obtidos foi utilizado o algoritmo Controlled Random Search Algorithm – CRSA. Foi aplicado otimização multiobjectivo para se otimizar a função custo de produção juntamente com as funções média e variância. O estudo mostra ser possível empregar três tipos de resíduos simultaneamente, obtendo um custo robusto dentro do intervalo analisado. A mistura destes resíduos permite uma redução no consumo de matéria prima em 6000 ton por mês. A introdução de resíduos como combustível permite a redução de combustível tradicional. Os resultados mostram que é possível obter um cimento de qualidade através das misturas que se obteve da otimização. A introdução de resíduos como substitutos parciais de matérias-primas representa uma economia de aproximadamente 5% na introdução de matérias-primas tradicionais. O resíduo fosfogesso pode ser adicionado ao processo mantendo a qualidade do produto final. A introdução de resíduos como combustível secundário permite a redução de combustível primário como o carvão mineral.