Prozesskalzinierung, Typen, Anwendungen

Der Kalzinierung Es ist ein Prozess, bei dem eine feste Probe in Gegenwart oder Abwesenheit von Sauerstoff hohen Temperaturen ausgesetzt ist. In der analytischen Chemie ist es einer der letzten Schritte der gravimetrischen Analyse. Die Stichprobe kann daher von jeder Natur sein, anorganisch oder organisch; Aber vor allem sind dies Mineralien, Ton oder gallertartige Oxide.

Wenn die Kalzinierung unter Luftströmungen durchgeführt wird, wird gesagt, dass sie in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre auftritt. als einfach ein Feststoff mit Feuer durch Verbrennung in offenen Räumen oder in Öfen, auf die sie nicht aufgetragen werden können.

Rudimentäre oder alchemische Kalzinierung am offenen Himmel. Quelle: Pixabay.

Wenn Sauerstoff durch Stickstoff oder Edelgas ersetzt wird, wird gesagt, dass die Kalzinierung unter inerter Atmosphäre auftritt. Der Unterschied zwischen den Atmosphären, die mit dem erhitzten Feststoff interagieren, hängt von seiner Empfindlichkeit gegenüber oxidieren; das heißt, mit Sauerstoff zu reagieren, um sich in eine andere oxidiertere Verbindung zu verwandeln.

Was mit Kalzinierung angestrebt wird, bedeutet nicht, den Feststoff zu schmelzen, sondern es chemisch oder physisch zu ändern, um die für seine Anwendungen erforderlichen Eigenschaften zu erfüllen. Das bekannteste Beispiel ist das der Kalksteinkalkierung, Caco₃, Um es in Kalk zu verwandeln, CAO, notwendig für Beton.

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Verfahren

Die Beziehung zwischen der Wärmebehandlung des Kalksteins und dem Begriff der Kalzinierung ist so nah, dass es nicht ungewöhnlich ist, dass dieser Prozess nur für Kalziumverbindungen gilt. Dies ist jedoch nicht wahr.

Alle festen Feststoffe, anorganisch oder organisch, können berechnet werden, solange sie nicht gegründet sind. Daher muss der Heizprozess unter dem Probenschmelzpunkt stehen; Es sei denn, es ist eine Mischung, in der eine ihrer Komponenten basiert, während die anderen solide bleiben.

Der Kalzinierungsprozess variiert je nach Probe, Skalen, Ziel und Qualität des Feststoffs nach seiner Thermotratation. Dies kann weltweit in zwei Arten unterteilt werden: analytisch und industriell.

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Analytisch

Wenn der Kalzinierungsprozess analytisch ist, ist er im Allgemeinen einer der neuesten Schritte für die gravimetrische Analyse unverzichtbar.

Zum Beispiel wurde nach einer Reihe chemischer Reaktionen ein Niederschlag erhalten, der während seiner Bildung nicht wie ein reiner Feststoff aussieht; Offensichtlich unter der Annahme, dass die Verbindung im Voraus bekannt ist.

Unabhängig von Reinigungstechniken hat der Niederschlag immer noch Wasser, das beseitigt werden muss. Wenn sich diese Wassermoleküle auf der Oberfläche befinden, sind keine hohen Temperaturen erforderlich, um sie zu beseitigen. Aber wenn sie innerhalb der Kristalle "gefangen" sind, muss die Ofentemperatur möglicherweise 700-1000 ° C überschreiten.

Auf diese Weise ist garantiert, dass der Niederschlag trocken ist und die Wasserdämpfe beseitigt werden. Folglich wird seine Zusammensetzung definiert.

Wenn der Niederschlag unter der thermischen Zersetzung leidet, muss die Temperatur, bei der er berechnet werden muss, hoch genug sein, um sicherzustellen, dass die Reaktion abgeschlossen ist. Andernfalls würde es einen festen festen Zusammensetzung geben.

Die folgenden Gleichungen fassen die beiden vorherigen Punkte zusammen:

A · nh₂O => a +nh₂O (Dampf)

A +q (hitze) => b

Unbestimmte Feststoffe wären Gemische a/a · nh₂Oder und a/b, wenn sie idealerweise a bzw. b rein sein müssen.

Industriell

In einem industriellen Kalzinierungsprozess ist die Qualität des Kalzinas ebenso wichtig wie bei der gravimetrischen Analyse. Der Unterschied besteht jedoch in der Baugruppe, der Methode und den erzeugten Mengen.

Die Analyse versucht, die Leistung einer Reaktion oder die Eigenschaften von Kalzine zu untersuchen. Während im industriellen ist es wichtiger, dass so viel auftritt und wie viel Zeit.

Die beste Darstellung eines industriellen Kalzinierungsprozesses wird zur Wärmebehandlung des Kalksteins, um die folgende Reaktion zu erleiden:

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Dieb₃ => Cao + co₂

Calciumoxid, CAO, ist der Kalk, der für die Zementausarbeitung erforderlich ist. Wenn die erste Reaktion durch diese beiden ergänzt wird:

Cao + h₂O => ca (OH)₂

CA (OH)₂ + CO₂ => Caco₃

Die Größe der Caco -Kristalle kann hergestellt und kontrolliert werden₃ resultiert aus robusten Massen derselben Verbindung. Daher wird nicht nur CAO produziert, sondern auch Caco -Mikrocristen erhalten₃, notwendig für Filter und andere raffinierte chemische Prozesse.

Alle Metallcarbonate brechen auf die gleiche Weise zusammen, aber bei unterschiedlichen Temperaturen; Das heißt, seine industriellen Kalzinierungsprozesse können sehr unterschiedlich werden.

Arten der Kalzinierung

An sich gibt es keine Möglichkeit, die Kalzinierung zu klassifizieren, es sei denn. Aus dieser letzten Perspektive kann gesagt werden, dass es zwei Arten der Kalzinierung gibt: eine Chemie und eine andere Physik.

Chemie

Chemische Kalzinierung ist, wo die Probe, der Feststoff oder der Niederschlag eine thermische Zersetzung leiden. Dies wurde für den Fall des Kakos erklärt₃. Die Verbindung ist nicht gleich, nachdem hohe Temperaturen angewendet wurden.

Physisch

Physikalische Kalzinierung ist, dass die Art der Probe am Ende nicht modifiziert wird, sobald Wasserdampf oder andere Gase freigesetzt wurden.

Ein Beispiel ist die Gesamtdehydration eines Niederschlags, ohne eine Reaktion zu erlitten. Ebenso kann sich die Größe der Kristalle je nach Temperatur ändern. Bei einer höheren Temperatur sind die Kristalle tendenziell größer und die Struktur kann aufgrund dieser.

Dieser letzte Aspekt der Kalzinierung: Die Kontrolle der Größe der Kristalle wurde nicht im Detail behandelt, aber es ist erwähnenswert, es zu erwähnen.

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Anwendungen

Schließlich wird eine Reihe allgemeiner und spezifischer Kalzinierungsanwendungen aufgeführt:

-Zersetzung von Metallcarbonaten in ihren jeweiligen Oxiden. Gleiches gilt für Oxalate.

-Dehydratisierung von Mineralien, gallertartigem Oxiden oder einer anderen Probe für die gravimetrische Analyse.

-Unterwirft einen Feststoff in einen Phasenübergang, der bei Raumtemperatur metastabil sein könnte; Das heißt, selbst wenn ihre neuen Kristalle abkühlen würden, würden sie sich nehmen, um zu dem zurückzukehren, was sie waren, vor der Kalzinierung.

-Aktivieren Sie Aluminiumoxid oder Kohle, um die Größe ihrer Poren zu erhöhen und sich sowohl zu verhalten als auch absorbierende Feststoffe.

-Verändert die strukturellen, Schwingungs- oder magnetischen Eigenschaften von Mineral -Nanopartikeln wie Mn_0.5Zn_0.5Glaube₂ENTWEDER₄; Das heißt, sie erleiden eine physikalische Kalzinierung, bei der Wärme die Größe oder Formen von Kristallen beeinflusst.

-Der gleiche vorherige Effekt kann in einfacheren Festststoffen wie Sno -Nanopartikeln beobachtet werden₂, welche Größe zunimmt, wenn sie aufgrund hoher Temperaturen zu Agglomerat gezwungen werden; oder in anorganischen Pigmenten oder organischen Farbstoffen, wo Temperatur und Körner ihre Farben beeinflussen.

-Und Desulfura -Koksproben des Ölrohöls sowie jeder anderen flüchtigen Verbindung.

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