Processar calcinação, tipos, aplicações

O calcinação É um processo em que uma amostra sólida está sujeita a altas temperaturas na presença ou ausência de oxigênio. Na química analítica, é uma das últimas etapas da análise gravimétrica. A amostra pode, portanto, ser de qualquer natureza, inorgânica ou orgânica; Mas, especialmente, esses são minerais, argilas ou óxidos gelatinosos.

Quando a calcinação é realizada sob correntes de ar, diz -se que ocorre em uma atmosfera oxigenada; Simplesmente aquecendo um sólido com fogo como resultado da combustão em espaços abertos ou em fornos aos quais não podem ser aplicados vazios.

Calcinação rudimentar ou alquímica no céu aberto. Fonte: Pixabay.

Se o oxigênio for substituído por nitrogênio ou gás nobre, diz -se que a calcinação ocorre sob a atmosfera inerte. A diferença entre as atmosferas que interagem com o sólido aquecido depende de sua sensibilidade para oxidar; isto é, reagir com oxigênio para se transformar em outro composto mais oxidado.

O que é procurado com calcinação não é derreter o sólido, mas modificá -lo químico ou fisicamente para atender às qualidades necessárias para suas aplicações. O exemplo mais conhecido é o da calcinação de calcário, caco₃, Para transformá -lo em cal, cao, necessário para concreto.

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Processo

A relação entre o tratamento térmico do calcário e o termo calcinação é tão próximo que, de fato, não é incomum assumir que o referido processo se aplica apenas aos compostos de cálcio; No entanto, isso não é verdade.

Todos os sólidos, inorgânicos ou orgânicos, podem ser calculados desde que não sejam fundados. Portanto, o processo de aquecimento deve estar sob o ponto de fusão da amostra; A menos que seja uma mistura em que um de seus componentes se baseie enquanto os outros permanecem sólidos.

O processo de calcinação varia dependendo da amostra, escalas, objetivo e qualidade do sólido após sua termotratação. Isso pode ser dividido globalmente em dois tipos: analítico e industrial.

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Analítico

Quando o processo de calcinação é analítico, geralmente é uma das etapas mais recentes indispensáveis ​​para análise gravimétrica.

Por exemplo, após uma série de reações químicas, foi obtido um precipitado, que durante sua formação não parece um sólido puro; Obviamente assumindo que o composto é conhecido antecipadamente.

Independentemente das técnicas de purificação, o precipitado ainda tem água que deve ser eliminada. Se essas moléculas de água estiverem na superfície, não serão necessárias altas temperaturas para eliminá -las; Mas se eles estiverem "presos" dentro dos cristais, a temperatura do forno pode ter que exceder 700-1000ºC.

Dessa maneira, é garantido que o precipitado esteja seco e os vapores de água sejam eliminados; Consequentemente, sua composição se torna definida.

Além disso, se o precipitado sofrer de decomposição térmica, a temperatura na qual deve ser calculada deve ser alta o suficiente para garantir que a reação seja concluída; Caso contrário, haveria um sólido de composição indefinida.

As equações a seguir resumem os dois pontos anteriores:

A · NH₂O => a +NH₂O (vapor)

A +q (calor) => b

Sólidos indefinidos seriam misturas a/a · nh₂Ou e A/B, quando eles devem ser idealmente A e B puros, respectivamente.

Industrial

Em um processo de calcinação industrial, a qualidade do calcinada é igualmente importante como na análise gravimétrica; Mas a diferença está na montagem, no método e nas quantidades produzidas.

O analítico procura estudar o desempenho de uma reação ou as propriedades do calcino; Enquanto no industrial, é mais importante que tanto ocorre e quanto tempo.

A melhor representação de um processo de calcinação industrial se torna o tratamento térmico do calcário para sofrer a seguinte reação:

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Ladrão₃ => Cao + CO₂

Óxido de cálcio, CAO, é o limão necessário para a elaboração do cimento. Se a primeira reação for complementada por esses dois:

Cao + h₂O => CA (OH)₂

CA (OH)₂ + Co₂ => Caco₃

O tamanho dos cristais de caco pode ser preparado e controlado₃ resultante de massas robustas do mesmo composto. Assim, não apenas o CAO é produzido, mas também os microcistionais de caco são obtidos₃, necessário para filtros e outros processos químicos refinados.

Todos os carbonatos de metal quebram da mesma maneira, mas em diferentes temperaturas; isto é, seus processos de calcinação industrial podem se tornar muito diferentes.

Tipos de calcinação

Por si só, não há como classificar a calcinação, a menos que nos baseemos no processo e nas mudanças sofridas pelo sólido aumento de temperatura. Nesta última perspectiva, pode -se dizer que existem dois tipos de calcinação: uma química e outra física.

Química

A calcinação química é que, onde a amostra, o sólido ou precipitado sofre uma decomposição térmica. Isso foi explicado para o caso do caco₃. O composto não é o mesmo após a aplicação de altas temperaturas.

Físico

A calcinação física é que onde a natureza da amostra não é modificada no final, uma vez que o vapor de água ou outros gases foram liberados.

Um exemplo é a desidratação total de um precipitado sem sofrer uma reação. Da mesma forma, o tamanho dos cristais pode mudar dependendo da temperatura; A uma temperatura mais alta, os cristais tendem a ser maiores e a estrutura pode "esponja" ou rachadura como resultado disso.

Este último aspecto da calcinação: o controle do tamanho dos cristais não foi abordado em detalhes, mas vale a pena mencionar.

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Formulários

Finalmente, uma série de aplicações gerais e específicas de calcinação será listada:

-Decomposição de carbonatos de metal em seus respectivos óxidos. O mesmo se aplica a oxalatos.

-Desidratação de minerais, óxidos gelatinosos ou alguma outra amostra para análise gravimétrica.

-Envia uma transição sólida para uma fase, que pode ser metaestável à temperatura ambiente; Ou seja, mesmo que seus novos cristais legais, eles levariam para retornar ao que eram antes da calcinação.

-Ative a alumina ou carvão para aumentar o tamanho de seus poros e se comportar, bem como sólidos absorventes.

-Modifica as propriedades estruturais, vibracionais ou magnéticas de nanopartículas minerais, como o MN_0.5Zn_0.5Fé₂QUALQUER₄; isto é, eles sofrem uma calcinação física, onde o calor influencia o tamanho ou as formas dos cristais.

-O mesmo efeito anterior pode ser observado em sólidos mais simples, como nanopartículas SNO₂, que aumentam de tamanho quando são forçados a aglomerar devido a altas temperaturas; ou em pigmentos inorgânicos ou corantes orgânicos, onde temperatura e grãos influenciam suas cores.

-E amostras de desulfura de coque do petróleo petrolífero, bem como qualquer outro composto volátil.

Referências

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