Кальцинирование - Calcination

Кальцинирование относится к нагреванию твердого тела до высоких температур в воздухе или кислороде, как правило, с целью удаления примесей или летучий вещества.^[1] Однако кальцинирование также используется для обозначения термическая обработка процесс при отсутствии или ограниченном поступлении воздуха или кислорода руды и другие твердые материалы, чтобы вызвать термическое разложение. Корень слова «кальцинирование» относится к его наиболее распространенному использованию, которое заключается в удалении углерода из известняк через горение уступить оксид кальция (негашеная известь). Эта реакция прокаливания - CaCO₃(т) → СаО (т) + СО₂(грамм). Оксид кальция - важнейший ингредиент современных цемент, а также используется в качестве химического поток в плавка. Промышленное обжигание обычно выделяет углекислый газ (CO
2), что делает его основным изменение климата.

Кальцинатор - это стальной цилиндр, который вращается внутри нагретой печи и выполняет непрямую высокотемпературную обработку (550–1150 ° C или 1000–2100 ° F) в контролируемой атмосфере.^[2]

Промышленные процессы

Печь для обжига известняка

Процесс прокаливания получил свое название от латинского кальцинаре (обжечь известь)^[3] из-за его наиболее распространенного применения разложение карбоната кальция (известняк ) к оксид кальция (Лайм ) и углекислый газ, чтобы создать цемент. Продукт кальцинирования обычно называют «кальцином», независимо от того, какие минералы подвергаются термической обработке. Прокаливание осуществляется в печи или реакторы (иногда называемые печи или декарбонизаторы) различных конструкций, включая шахтные печи, вращающиеся печи, многоподовые печи, и реакторы с псевдоожиженным слоем.

Примеры процессов прокаливания включают следующее:

разложение карбонатных руд, как при прокаливании известняк уехать углекислый газ;
разложение гидратированных минералов, как при прокаливании боксит и гипс, удалять кристаллизационная вода как водяной пар;
разложение летучих веществ, содержащихся в сырых нефтяной кокс;
термическая обработка для осуществления фазовых превращений, как при превращении анатаз к рутил или же расстекловывание из стекло материалы;
удаление аммоний ионы в синтез из цеолиты;
дефторирование уранилфторида с образованием диоксида урана и фтористоводородной кислоты.

Реакции

Реакции прокаливания обычно происходят при температуре термического разложения (для реакций разложения и улетучивания) или выше температуры перехода (для фазовых переходов) или выше. Эта температура обычно определяется как температура, при которой стандартная Свободная энергия Гиббса для конкретной реакции прокаливания равен нулю.

Кальцинирование известняка

При кальцинировании известняка, процессе разложения, который происходит при температуре от 900 до 1050 ° C, химическая реакция

CaCO₃(т) → СаО (т) + СО₂(грамм)

Сегодня эта реакция в основном происходит в цементная печь.

Стандартная свободная энергия Гиббса реакции аппроксимируется как ΔG °_р ≈ 177,100 − 158 Т (Дж / моль).^[4] Стандартная свободная энергия реакции равна 0 в этом случае, когда температура Т, равно 1121 К, или 848 ° С.

Окисление

В некоторых случаях прокаливание металла приводит к окисление металла. Жан Рей отметил, что вести и банка при кальцинировании прибавили в весе, предположительно, в результате окисления.

Алхимия

В алхимия, кальцинирование считалось одним из 12 жизненно важных процессов требуется для преобразования вещества.

Алхимики различают два вида кальцинирования: действительный и потенциал. Фактическое обжигание - это прокаливание дров, углей или другого топлива, нагретое до определенной температуры. Возможное кальцинирование вызвано потенциал огонь, например, коррозионные химикаты; например, золото кальцинировалось в отражательная печь с Меркурий и нашатырь; серебро с поваренной солью и щелочная соль; медь с солью и сера; утюг с нашатырным спиртом и уксус; олово с сурьма; свинец с серой; и ртуть с Aqua Fortis.^[5]

Было также философское обжигание, что, как говорят, происходит, когда рога, копыта и т. д. подвешивают над кипящей водой или другим напитком, пока они не потеряют слизь, и легко превращались в порошок.^[5]