Calcinación
La calcinación se refiere al calentamiento ( tratamiento térmico de) un compuesto químico sólido (por ejemplo, minerales de carbonato ) a altas temperaturas en ausencia o suministro limitado de aire u oxígeno (O 2 ), generalmente con el propósito de eliminar impurezas o sustancias volátiles y / o generar calor.
Descomposición.
La raíz de la palabra calcinación se refiere a su uso más destacado, que es eliminar el carbono de la piedra caliza mediante la combustión para producir óxido de calcio (cal viva). Esta reacción de calcinación es CaCO 3 (s) → CaO (s) CO 2 (g). El óxido de calcio es un ingrediente crucial en el cemento moderno y también se utiliza como fundente químico en la fundición.
La calcinación industrial generalmente emite dióxido de carbono ( CO
2), lo que lo convierte en uno de los principales contribuyentes al cambio climático.
Un calcinador es un cilindro de acero que gira dentro de un horno calentado y realiza un procesamiento indirecto a alta temperatura (550-1150 º C o 1000-2100 º F) dentro de una atmósfera controlada.
Contenido
Procesos industriales
El proceso de calcinación deriva su nombre del latín calcinare (quemar cal) debido a su aplicación más común, la descomposición del carbonato de calcio ( piedra caliza ) en óxido de calcio ( cal ) y dióxido de carbono, para crear cemento. El producto de la calcinación se suele denominar en general «calcinación», independientemente de los minerales reales que se someten al tratamiento térmico.
La calcinación se lleva a cabo en hornos o reactores (a veces denominados hornos o calcinadores) de varios diseños, incluidos hornos de cuba, hornos rotatorios, hornos de solera múltiple.y reactores de lecho fluidizado.
Ejemplos de procesos de calcinación incluyen los siguientes:
Descomposición de minerales de carbonato, como en la calcinación de piedra caliza para eliminar el dióxido de carbono;
Descomposición de minerales hidratados, como en la calcinación de bauxita y yeso, para eliminar el agua de cristalización en forma de vapor de agua;
Descomposición de la materia volátil contenida en el coque de petróleo crudo;
Tratamiento térmico para efectuar transformaciones de fase, como en la conversión de anatasa en rutilo o desvitrificación de materiales de vidrio;
Eliminación de iones amonio en la síntesis de zeolitas;
Defluoración de fluoruro de uranilo para crear dióxido de uranio y gas ácido fluorhídrico.
Reacciones
Las reacciones de calcinación suelen tener lugar a la temperatura de descomposición térmica o por encima de ella (para las reacciones de descomposición y volatilización) o la temperatura de transición (para las transiciones de fase). Esta temperatura generalmente se define como la temperatura a la que la energía libre de Gibbs estándar para una reacción de calcinación particular es igual a cero.
Calcinación de piedra caliza
En la calcinación de piedra caliza, un proceso de descomposición que ocurre entre 900 y 1050 º C, la reacción química es
CaCO 3 (s) → CaO (s) CO 2 (g)
Hoy, esta reacción ocurre en gran parte en un horno de cemento.
La energía libre de reacción de Gibbs estándar se aproxima como Δ G º r ≈ 177,100 – 158 T (J / mol). La energía libre estándar de reacción es 0 en este caso cuando la temperatura, T, es igual a 1121 K u 848 º C.
Oxidación
En algunos casos, la calcinación de un metal da como resultado la oxidación del metal para producir un óxido metálico. En el siglo XVII, Jean Rey notó que el plomo y el estaño cuando se calcinaban ganaban masa, presumiblemente a medida que se oxidaban.
Alquimia
En alquimia, se creía que la calcinación era uno de los 12 procesos vitales necesarios para la transformación de una sustancia.
Los alquimistas distinguieron dos tipos de calcinación, real y potencial. La calcinación real es la provocada por el fuego real, de madera, carbón u otro combustible, elevado a una cierta temperatura. La calcinación potencial es la provocada por un incendio potencial, como los productos químicos corrosivos;
Por ejemplo, el oro se calcinaba en un horno de reverberación con mercurio y sal amoniacal; plata con sal común y sal alcalina; cobre con sal y azufre; hierro con sal amoniacal y vinagre; estaño con antimonio; plomo con azufre; y mercurio con aqua fortis.
También hubo calcinación filosófica, que se decía que ocurría cuando los cuernos, cascos, etc., se colgaban sobre agua hirviendo u otro licor, hasta que perdían su mucílago y eran fácilmente reducibles a polvo.
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