Αντιδράσεις Ασβεστοποίησης

Η φρύξη είναι μια θερμική επεξεργασία κάτι σαν στερεή χημική ένωση, για παράδειγμα. Το μείγμα θερμαίνεται σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς να θερμαίνεται παρουσία περιορισμένης παροχής οξυγόνου περιβάλλοντος, δηλαδή του αερίου κλάσματος O2 αέρα. Αυτό γίνεται γενικά για να αφαιρεθούν ακαθαρσίες ή πτητικές ουσίες και να προκληθεί θερμική αποσύνθεση.

Ο όρος φρύξη προέρχεται από την πιο κοινή εφαρμογή του:εξαγωγή άνθρακα από ασβεστόλιθο με χρήση καύσης για την παραγωγή οξειδίου του ασβεστίου (άσβεστος).

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2 είναι η αντίδραση πύρωσης (g). Το οξείδιο του ασβεστίου είναι ένα βασικό συστατικό του σύγχρονου τσιμέντου και μια χημική ροή για την τήξη.

Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις αντιδράσεις πύρωσης.

Ορισμός της πύρωσης

Η φρύξη μπορεί να περιγραφεί ως η διαδικασία θέρμανσης ενός στερεού υλικού ή χημικής ουσίας σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα. Τυπικά, η θερμοκρασία ελέγχεται επίσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας. Η φρύξη χρησιμοποιείται για την αλλαγή της φυσικής ή χημικής σύνθεσης ενός υλικού. Τα στερεά θερμαίνονται σε υψηλές θερμοκρασίες κατά την πύρωση. Αυτό γίνεται γενικά για την απομάκρυνση των ρύπων, του νερού ή για την οξείδωση του υλικού. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επίσης διαδικασία καθαρισμού. Η φρύξη βασίζεται στη λατινική φράση Calcinare, που σημαίνει «κάψιμο ασβέστη».

Αντιδράσεις πύρωσης

Οι διεργασίες ασβεστοποίησης συμβαίνουν συχνά στη θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης ή γύρω από αυτήν, η οποία χρησιμοποιείται για αντιδράσεις αποσύνθεσης και εξαέρωσης, ή τη θερμοκρασία μετάπτωσης που χρησιμοποιείται για μεταβάσεις φάσης. Αυτή η θερμοκρασία περιγράφεται συνήθως ως μια θερμοκρασία στην οποία η τυπική ελεύθερη ενέργεια Gibbs για μια συγκεκριμένη αντίδραση πύρωσης ισούται με μηδέν.

Πύρωση ασβεστόλιθου

Ο ασβεστόλιθος είναι από τις πιο βασικές πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή χάλυβα και χρησιμοποιείται σε διεργασίες σιδήρου και χάλυβα και σε βοηθητικές δραστηριότητες. Η συντριπτική πλειονότητα του ασβέστη που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα ρέει ακαθαρσίες στον κλίβανο χαλυβουργίας και σε πολλές άλλες διεργασίες παραγωγής χάλυβα.

Μια χημική διαδικασία αποσύνθεσης που λαμβάνει χώρα κατά την πύρωση του ασβεστόλιθου είναι ένα παράδειγμα πύρωσης.

CaCO3(s) → CaO(s) + CO2

Εν τω μεταξύ, όταν η θερμοκρασία ρυθμιστεί στους 1.121 K ή 848°C, η τυπική ελεύθερη ενέργεια της αντίδρασης ισούται με μηδέν.

Ως εκ τούτου, τα κοιτάσματα ασβεστόλιθου είναι ευρέως διαδεδομένα. Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες του ασβεστόλιθου ποικίλλουν ανάλογα με την πηγή. Η χημική σύνθεση μπορεί επίσης να ποικίλλει σημαντικά μεταξύ περιοχών και κοιτασμάτων εντός της ίδιας περιοχής. Ο ασβεστόλιθος μπορεί να χωριστεί σε τρεις τύπους με βάση τη χημική του σύνθεση, την υφή και τον γεωλογικό σχηματισμό του.

Διαδικασία ασβεστοποίησης

Η φρύξη είναι η διαδικασία θέρμανσης των στερεών σε υψηλές θερμοκρασίες για την εξαγωγή πτητικών ενώσεων, την οξείδωση ενός μέρους της μάζας ή τη δημιουργία εύθρυπτων. Ως αποτέλεσμα, η φρύξη μερικές φορές θεωρείται ως μέθοδος καθαρισμού.

Συνηθισμένο παράδειγμα είναι η παραγωγή ασβέστη από ασβεστόλιθο. Ο ασβεστόλιθος θερμαίνεται σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία για να απελευθερώσει το διοξείδιο του άνθρακα, με αποτέλεσμα έναν εξαιρετικά εύθρυπτο ή εύκολα κονιοποιημένο ασβέστη.

Η φρύξη μπορεί να πραγματοποιηθεί σε συγκεκριμένες περιπτώσεις σε κλίβανους που είναι κατασκευασμένοι για να αποκλείουν τον αέρα, στους οποίους μπορεί να αντικατασταθεί ένα αδρανές αέριο. Η θέρμανση ενός υλικού κάτω από τις θερμοκρασίες τήξης ή τήξης του σε υψηλή θερμοκρασία προκαλεί μια αντίδραση οξείδωσης-αναγωγής, απώλεια υγρασίας, ανθρακικό και αποσάθρωση άλλων ουσιών. Ως αποτέλεσμα, αυτό συμβαίνει σε όλη τη διαδικασία πύρωσης.

Τις περισσότερες φορές, η αντίδραση συμβαίνει σε ή πάνω από τη θερμοκρασία θερμικής αποσύνθεσης. Τα αποτελέσματα της φρύξης αναφέρονται ως ασβεστοποίηση, ανεξάρτητα από τις πραγματικές ενώσεις που υποβάλλονται σε θερμική επεξεργασία.

Παραδείγματα αντιδράσεων πύρωσης 

Η μετατροπή του ανθρακικού ασβεστίου σε οξείδιο του ασβεστίου είναι μια συνηθισμένη διαδικασία πύρωσης.

Άλλες τυπικές περιπτώσεις πύρωσης περιλαμβάνουν:

• Πύρωση ασβεστόλιθου – συνεπάγεται τη διάσπαση των ανθρακικών μεταλλευμάτων και την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα.
• Η φρύξη βωξίτη και γύψου – απαιτεί την απομάκρυνση των υδρατμών από την κρυστάλλωση.
• Η διάσπαση των πτητικών συστατικών στον ακατέργαστο οπτάνθρακα πετρελαίου
• Παραγωγή ρουτιλίου με ανατάση ή απουαλοποίηση γυάλινων υλικών.
• Σύνθεση ζεόλιθου με ιόντα αμμωνίου που έχουν εξαλειφθεί.
• Η άνυδρη αλουμίνα μένει πίσω όταν ο βωξίτης διαπυρωθεί και αφαιρεθεί το νερό.

Al2O3.2H2O → Al2O3 + 2H2O

Συμπέρασμα

Η φρύξη είναι ένα ουσιαστικό βήμα στην παραγωγή χρωστικών καδμίου για την παραγωγή ορισμένων χρωστικών ιδιοτήτων. Η θερμοκρασία της πύρωσης, η διάρκεια παραμονής και το περιβάλλον ασβεστοποίησης έχουν όλα αντίκτυπο στο χρώμα και την υφή των χρωστικών καδμίου.

Μια χαμηλότερη θερμοκρασία πύρωσης παράγει μια πιο ανοιχτή και φωτεινότερη απόχρωση χρωστικής με λιγότερη αντοχή, ενώ μια υψηλότερη θερμοκρασία παράγει μια πιο σκούρα απόχρωση. Αυτή η μέθοδος είναι επίσης σημαντική για τις χρωστικές του διοξειδίου του τιτανίου.

Οι αντιδράσεις πύρωσης είναι ένα σημαντικό μέρος της χημείας. Οι οργανικές χρωστικές μπορεί επίσης να πυρωθούν για να αυξήσουν την απόδοσή τους, επομένως δεν είναι μόνο οι ανόργανες χρωστικές που μπορούν να πυρωθούν.