Objetivo: Estudiar y analizar cómo se lleva a cabo la calcinación, la descomposición del carbonato de calcio y la reacción que se lleva acabo. Introduccion:
La calcinación es el proceso de calentar una sustancia a temperatura elevada, (temperatura de descomposición), para provocar la descomposición térmica o un cambi cambio o de estad estado o en su consti constitu tuci ción ón !sic !sica a o qu!mic qu!mica. a. El proc proceso eso,, que que suele suele llevarse a cabo en lar"os #ornos cil!ndricos, tiene a menudo el eecto de volver r$"iles las sustancias. Los objetivos de la calcinación suelen ser: eliminar el a"ua, presente como #umedad absorbida, %a"ua de cristalización& o %a"ua de constitución $rtica& (como en la conversión del #idró'ido érrico en ó'ido érrico) eliminar el dió'ido de carbono (como en la calcinación de la piedra caliza en cal en un #orno de cal), el dió'ido de azure u otro compuestos or"$nicos vol$tiles para para o'id o'idar ar (cal (calci cina naci ción ón o'id o'idan ante te)) una una part parte e o toda toda la sust sustan anci cia a (usa (usado do comn comnmen mente te para para conv convert ertir ir menas menas sulu suluros rosas as a ó'ido ó'idos s en el prime primerr paso paso de recuperación de metales como el zinc, el plomo y el cobre) para reducir (calcinación reductora) metales a partir de sus menas (undición). *ay unas pocas inalidades m$s para las que se emplea la calcinación en casos espec especia iales les (por (por ejemp ejemplo lo,, el carbó carbón n anima animal). l). +uede +uede lle"a lle"arr a una tempe tempera ratur tura a m$'ima de - /0. 1u numeración para aumentar su temperatura depende de 2. +ara protección y cuidado no se debe tomar la muestra directamente con las manos. Las reacciones de calcinación pueden incluir disociación térmica, incluyendo la destilación destructiva de los compuestos or"$nicos (es decir, calentar un material rico en carbono en ausencia de aire u o'!"eno, para producir sólidos, l!quidos y "ases). El proceso de calcinación de la caliza ocurre en #ornos del tipo rotatorio y vertical, pero la caliza que se introduce a estos #ornos no puede ser cualquier caliza: 3La caliza no puede ser muy porosa o muy #meda debido a que esto aumentala demanda de combustible. 3La caliza utilizada no debe tener impurezas del tipo part!culas de 1i debido aque esta esta reacc reaccion iona a con con el 0aO orma ormando ndo silica silicatos tos,, los cuales cuales se acumul acumulan an enel en el ondo on do de los #ornos, obstruyendo el paso del material.
0onsideraciones 4eoricas:
5eina el concepto de calcinación : La calcinación consiste en el calentamiento de minerales que son ormados por #idró'idos, a una temperatura muy elevada, con el in de descomponer el mineral eliminando en orma de "as el a"ua o también el dió'ido de carbono. 5e este modo se obtiene el ó'ido del metal, por ejemplo: - 6e(O*)7 (s) 8 6e-O7 (s) 9 7 *-O (") n0O7 (s) 8 nO ( s) 9 0O- (") ;eacciones que se llevan acabó durante la calcinación : 0alcinación reacciones "eneralmente se llevan a cabo en o por encima de la temperatura de descomposición térmica o la temperatura de transición. Esta temperatura se deine usualmente como la temperatura a la que la ener"!a libre de
0a0O7= 0aO 9 0O-
El est$ndar de ener"!a libre de
?? 2 @A 4. La ener"!a libre est$ndar de la reacción es cero en este caso, cuando la temperatura, 4, es i"ual a - B, o ACA 0.
Ejemplos de reacciones de descomposición qu!micos comunes en los procesos de calcinación, y sus respectivas temperaturas de descomposición térmica incluyen:
0a0O7= 0aO 9 0O- ACA 0
*ornos en los que se lleva a cabo la calcinación:
*O;DO ;O44FGO:
Hn #orno rotativo es un tubo lar"o e inclinado de unos m de lon"itud en el que se car"an piedras cuyos tamaIos pueden oscilar entre los @ mm y los 7 mm, o incluso menos.La rotación y la inclinación del armazón del #orno avorece el descenso de la car"a. La car"a ocupa solo un J de la sección transversal del armazón, mientras que el resto pasa a ser ocupada por el caudal de "ases. La car"a se mantiene en el #orno rotativo entre K y A #oras. En su interior, se somete a un aumento pro"resivo de temperatura antes de lle"ar a la zona de descarbonatación, donde se aplican altas temperaturas. Este proceso tiene lu"ar cerca del quemador desde el cual se inyecta el combustible. Los #ornos rotativos suelen utilizar quemadores multicombustible, es decir, que permiten la inyección simult$nea de distintos tipos de combustible. El peril de i"nición puede adaptarse para una mayor o menor sensibilidad en los ajustes del quemador. Los #ornos rotativos producen cal de reactividad controlada y "arantizan una descarbonatación completa con valores muy bajos de 0O- residual. Estos #ornos son muy tiles a la #ora de adaptarse a diversas especiicaciones de producto (por ejemplo, para obtener cales con bajo contenido en azure o calesdolom!as calcinadas de reactividad espec!ica), y avorecen un uso m$s eiciente de los recursos.
*ornos verticales de alimentación mi'ta
Los #ornos verticales de alimentación mi'ta suelen construirse como un "rupo de #ornos en los que se mezcla piedra caliza (o dolom!a) con una car"a de combustible sólido. +or la base del #orno se ventila aire de reri"eración que, a su vez, acta como aire de combustión para la mezcla de combustible y piedra ormada en la parte superior del #orno. Estos #ornos pueden "enerar picos de temperaturas e'tremadamente altas. La car"a es sometida a condiciones de incineración e'trema. Este tipo de #ornos se utiliza para producir cal de muy baja reactividad, e incluso en al"unos casos dolom!a calcinada. Otros #ornos de este tipo incorporan lanzas laterales a diversos niveles a través de las cuales se introduce el combustible en la zona de incineración, lo que "enera una subida dr$stica de la temperatura.
*ornos verticales anulares
Los #ornos anulares son una variante m$s evolucionada de los #ornos verticales. Fncorporan c$maras de combustión a dos niveles para permitir la inyección alterna de combustibles en su interior. 0ada nivel tiene C o @ c$maras de combustión, dependiendo de la capacidad del #orno. En estos #ornos, un cilindro interno crea una especie de pasillo anular a través del cual pasa la car"a de a#! la denominación de M#orno anularN.
La circulación de retorno del lujo de "ases en el cilindro central #ace que la lon"itud de la zona de descarbonatación pueda ampliarse #asta lle"ar a la altura de los quemadores ineriores. Esto permite obtener una cal de mayor reactividad, lo cual no ser!a posible en un #orno vertical cl$sico. *ornos re"enerativos de lujo paralelo (+6; por sus si"las en in"lés, +arallel 6lo ;e"enerative)
Los #ornos +6; son #ornos verticales de muy bajo consumo compuestos por - o 7 ejes conectados entre s! a través de un canal central. La ener"!a se suministra a través de una serie de lanzas que eectan su inyección en la car"a. l"unos #ornos est$n equipados con #asta P lanzas, y los #ornos m$s modernos pueden incluso lle"ar a las 77 lanzas por eje. Los #ornos +6; uncionan en una modalidad alterna: un ciclo de incineración se"uido de un ciclo de precalentamiento, y as! sucesivamente. 0uando un eje est$ en modo de incineración, recibe ener"!a de los e'tremos de las lanzas mientras que el otro eje se encuentra en modo de precalentamiento. 0ada - minutos apro'imadamente, el #orno detiene la inyección de combustible e invierte la actividad de los ejes es decir, el eje que estaba en modo de incineración pasa al modo de precalentamiento y viceversa. La temperatura del lec#o va aumentando de orma c!clica a medida que este desciende por el #orno durante la ase de precalentamiento #asta lle"ar a la altura del e'tremo de la lanza. Esto va se"uido de una ase de calcinación a temperaturas intermedias (ineriores a los /0) durante un periodo de P #oras, lo que permite obtener cales reactivas. El precalentamiento c!clico, combinado con la reutilización de los "ases en las partes superiores de los ejes, dota a este tipo de #ornos de una e'celente eiciencia térmica.
+;O0E1O1 EQ4;04FGO1 RHE FDGOLH0;D L 0L0FD0FOD:
5urante la calcinación se eliminan, a"ua, dió'ido de carbono (0O-) y otros "ases, los cuales se encuentran enlazados qu!micamente en la orma de, por ejemplo, #idratos y carbonatos. En una mena comn de #ierro carbonatada, los carbonatos que suele contener se descomponen de la si"uiente manera en presencia de o'!"eno: C 6e0O79 O- 222- 6e-O79 C 0O+ara menas carbonatadas de man"aneso y de calcio se tienen las reacciones de descomposición si"uientes: 7 Sn0O7Sn7OC9 - 0O-9 0O2220a0O70aO 9 0OLa calcinación al i"ual que el secado son procesos endotérmicos, por lo cual debe suministrarse calor a una temperatura relativamente elevada,dependiendo de la mena que se este procesando. 5espués de eectuada la calcinación se obtienen "eneralmente ó'idos met$licos y la mena se encuentra lista para su posterior reducción. En los #ornos de calcinación se distin"uen tres zonas: a)ona de precalentamiento: en ésta zona la car"a sólida se precalienta a contracorriente con los "ases calientes del #orno. b)ona de reacción: en ésta zona tiene lu"ar la descomposición de los #idratos o carbonatos. c)ona de enriamiento: en ésta zona los productos de calcinación se enr!an con aire a contra corriente.
4emperatura de al"unos minerales y el tiempo de calcinación:
5esarrollo: Saterial y Equipo: 2Sula 20risoles de +orcelana 20a0O7 2Talanza nalitica 20uc#arilla preactivos 2
;estultados.
Tabla 1 “Estabilizacion de la mufa”
4iempo (min) .@@ 7.C? @.CA A.K .C.@P.C7 [email protected] 77.-A
4emperatura (/0) - 7 C @ K ? A P
Tabla crisoles".
0risol 7 C
2"Peso de
Wcrisol (") @.PK- K.C?PC -C.@AK? -K.7K?7
5eterminación del O'ido de 0alcio 4eórico:
Wmuestra (") -.7@ -.7K7 -.7C? -.K7P
Wtotal (") ?.PK@@ A.?A@? -K.K-C -A.C7-
Crisol 1: Crisol 2: Crisol 3: Crisol 4:
Tabla 3"Resultados despues del Calentamiento"
0risol 7 C
4iempo (min) -.@ @ ?.@ @
5eterminacion de 0O- producido: Crisol 1:
=
Crisol 2:
=
Crisol 3:
=
Crisol 4:
=
5eterminacion de 0a e'perimental: Crisol 1:
Crisol 2:
Crisol 3:
Crisol 4:
W crisol (") ?.K-@P A.-C -@.?@ -?.CAC7
W Suestra (") .KK7P .KCC? .-7A .?
5eterminación Eiciencia de ;eacción: Crisol 1:
Crisol 2:
Crisol 3:
Crisol 4: Grafica Peso Reactivos:
0onclusion: 1e aprendió en que consist!a el método de calcinación en dierentes materiales , como debe #acerse este proceso para que el resultado sea optimo , en la investi"ación obtuvimos las temperaturas de al"unos minerales y su tiempo necesario para lo"rar la calcinación , adem$s obtuvimos inormación de los dierentes #ornos utilizados a nivel industrial para poder lo"rar la misma , y sus dierentes usos dentro de la industria metalr"ica.
Tiblio"ra!a: #ttp:quimica.la"uia-.comreacciones2quimicaspirometalur"iaXi'zzC1esju #ttp:calcinacion.blo"spot.m'-C-calcinacion2la2calcinacion2es2el.#tml=m> #ttp:K.uniovi.esusrblancoLE00FOD-7.+roceso.0O00FOD.pd #ttp:es.slides#are.netYose+alacioscalcinacin2en2pirometalur"ia
