Calcination de processus, types, applications

La calcination Il s'agit d'un processus dans lequel un échantillon solide est soumis à des températures élevées en présence ou en absence d'oxygène. En chimie analytique, c'est l'une des dernières étapes de l'analyse gravimétrique. L'échantillon peut donc être de n'importe quelle nature, inorganique ou organique; Mais surtout, ce sont des minéraux, des argiles ou des oxydes gélatineux.

Lorsque la calcination est effectuée sous des courants d'air, il est dit qu'il se produit dans une atmosphère oxygénée; comme chauffant simplement un solide avec du feu à la suite de la combustion dans les espaces ouverts, ou dans les fours auxquels ils ne peuvent pas être appliqués vide.

Calcination rudimentaire ou alchimique dans le ciel ouvert. Source: Pixabay.

Si l'oxygène est remplacé par de l'azote ou du gaz noble, il est dit que la calcination se produit sous une atmosphère inerte. La différence entre les atmosphères qui interagissent avec le solide chauffé dépend de sa sensibilité à l'oxydation; c'est-à-dire pour réagir avec l'oxygène pour se transformer en un autre composé plus oxydé.

Ce qui est recherché avec la calcination n'est pas de faire fondre le solide, mais de le modifier chimique ou physiquement pour répondre aux qualités requises pour ses applications. L'exemple le plus connu est celui de la calcination du calcaire, Caco₃, Pour le transformer en chaux, Cao, nécessaire pour le béton.

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Processus

La relation entre le traitement thermique du calcaire et le terme calcination est si proche, qu'il n'est pas rare de supposer que ce processus ne s'applique que pour les composés de calcium; Cependant, ce n'est pas vrai.

Tous les solides, inorganiques ou organiques, peuvent être calculés tant qu'ils ne sont pas fondés. Par conséquent, le processus de chauffage doit être sous le point de fusion de l'échantillon; à moins qu'il ne s'agisse d'un mélange où l'un de ses composants est basé pendant que les autres restent solides.

Le processus de calcination varie en fonction de l'échantillon, des échelles, de l'objectif et de la qualité du solide après sa thermotratation. Cela peut être divisé globalement en deux types: analytique et industriel.

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Analytique

Lorsque le processus de calcination est analytique, il est généralement l'une des dernières étapes indispensables pour l'analyse gravimétrique.

Par exemple, après une série de réactions chimiques, un précipité a été obtenu, qui pendant sa formation ne ressemble pas à un solide pur; Évidemment en supposant que le composé est connu à l'avance.

Quelles que soient les techniques de purification, le précipité a encore de l'eau qui doit être éliminée. Si ces molécules d'eau sont à la surface, des températures élevées ne seront pas nécessaires pour les éliminer; Mais s'ils sont "piégés" à l'intérieur des cristaux, alors la température du four peut devoir dépasser 700-1000ºC.

De cette façon, il est garanti que le précipité est sec et que les vapeurs d'eau sont éliminées; Par conséquent, sa composition devient définie.

De plus, si le précipité souffre de décomposition thermique, la température à laquelle elle doit être calculée doit être suffisamment élevée pour s'assurer que la réaction est terminée; Sinon, il y aurait un solide de composition indéfinie.

Les équations suivantes résument les deux points précédents:

A · NH₂O => A + NH₂O (vapeur)

A + q (chaleur) => b

Les solides indéfinis seraient des mélanges A / A · NH₂Ou et a / b, quand ils doivent idéalement être un et b pur, respectivement.

Industriel

Dans un processus de calcination industrielle, la qualité du calcinée est tout aussi importante que dans l'analyse gravimétrique; Mais la différence est dans l'assemblage, la méthode et les quantités produites.

L'analytique cherche à étudier les performances d'une réaction ou les propriétés de calcine; Pendant que dans l'industrie, il est plus important que tant de choses se produisent et combien de temps.

La meilleure représentation d'un processus de calcination industrielle devient le traitement thermique du calcaire pour subir la réaction suivante:

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Voleur₃ => Cao + Co₂

L'oxyde de calcium, CAO, est la chaux nécessaire à l'élaboration du ciment. Si la première réaction est complétée par ces deux:

Cao + H₂O => CA (OH)₂

Ca (oh)₂ + CO₂ => Caco₃

La taille des cristaux de caco peut être préparée et contrôlée₃ résultant de masses robustes du même composé. Ainsi, non seulement le CaO est produit, mais aussi les micro-dans les micro-mètres du caco sont obtenus₃, nécessaire pour les filtres et autres processus chimiques raffinés.

Tous les carbonates métalliques se décomposent de la même manière, mais à différentes températures; c'est-à-dire que ses processus de calcination industrielle peuvent devenir très différents.

Types de calcination

En soi, il n'y a aucun moyen de classer la calcination, à moins que nous ne nous basons sur le processus et les changements subis par le solide contre l'augmentation de la température. De ce dernier point de vue, on peut dire qu'il existe deux types de calcination: une chimie et une autre physique.

Chimie

La calcination chimique est que lorsque l'échantillon, le solide ou le précipité souffre d'une décomposition thermique. Cela a été expliqué pour le cas du caco₃. Le composé n'est pas le même après que des températures élevées ont été appliquées.

Physique

La calcination physique est que lorsque la nature de l'échantillon n'est pas modifiée à la fin une fois que la vapeur d'eau ou d'autres gaz ont libéré.

Un exemple est la déshydratation totale d'un précipité sans subir de réaction. De même, la taille des cristaux peut changer en fonction de la température; À une température plus élevée, les cristaux ont tendance à être plus grands et la structure peut "éponger" ou se fissurer à la suite de cela.

Ce dernier aspect de la calcination: le contrôle de la taille des cristaux, n'a pas été abordé en détail, mais il convient de le mentionner.

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Applications

Enfin, une série d'applications générales et spécifiques de calcination sera répertoriée:

-Décomposition des carbonates métalliques dans leurs oxydes respectifs. Il en va de même pour les oxalates.

-Déshydratation des minéraux, des oxydes gélatineux ou un autre échantillon pour l'analyse gravimétrique.

-Soumet un solide à une transition de phase, qui pourrait être métastable à température ambiante; Autrement dit, même si leurs nouveaux cristaux se refroidissent, ils prendraient pour revenir à ce qu'ils étaient avant la calcination.

-Activez l'alumine ou le charbon pour augmenter la taille de leurs pores et se comporter ainsi que des solides absorbants.

-Modifie les propriétés structurelles, vibrationnelles ou magnétiques des nanoparticules minérales telles que Mn_0.5Zn_0.5Foi₂SOIT₄; c'est-à-dire qu'ils subissent une calcination physique, où la chaleur influence la taille ou les formes des cristaux.

-Le même effet précédent peut être observé dans des solides plus simples tels que les nanoparticules SNO₂, qui augmentent en taille lorsqu'ils sont obligés d'agglomérer en raison de températures élevées; ou dans les pigments inorganiques ou les colorants organiques, où la température et les grains influencent leurs couleurs.

-Et des échantillons de desulfura de coke de l'huile de pétrole, ainsi que tout autre composé volatil.

Les références

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