Калцинация – қатты қосылыстарды ыстыққа қабылдау процесі. Ластандырушы заттарды жою, цемент өндірісінде маңызды, бірақ CO2 шығарылымдарына себеп болады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Өндіріс процесі
Manufacturing process
Кальцинация – қатты химиялық қосылысты (мысалы, аралас карбонат кендерін) жылумен өңдеу процесі болып табылады, онда қосылыс шектеулі мөлшердегі қоршаған ортаның оттегі (яғни ауадағы O2 газдық фракциясы) барлығында балқымай жоғары температураға көтеріледі. Бұл әдетте қоспаларды немесе ұшқыш заттарды жою және/немесе жылулық ыдырауға түсіру мақсатымен жасалады. «Кальцинация» сөзінің түбірі оның ең маңызды қолданылуын көрсетеді – әк тастан (кальций карбонаты) күйдіру арқылы көміртегін алып, кальций оксиді (тез кальций) алу. Бұл кальцинация реакциясы CaCO3(қ) → CaO(қ) + CO2(г) түрінде жүзеге асырылады. Кальций оксиді – қазіргі заманғы цементтің маңызды құрамы және металлургияда химиялық флюс ретінде де қолданылады. Өнеркәсіптік кальцинация кезінде көмірқышқыл газы шығарылады, бұл климаттың өзгеруіне елеулі үлес қосады. Кальцинер – бұл қыздырылған пеште айналатын және бақыланатын атмосферада жанама жоғары температурада (550–1150 °C немесе 1000–2100 °F) өңдеуді жүзеге асыратын болаттан жасалған цилиндр.
Calcination is thermal treatment of a solid chemical compound (e. g. mixed carbonate ores) whereby the compound is raised to high temperature without melting under restricted supply of ambient oxygen (i. e. gaseous O2 fraction of air), generally for the purpose of removing impurities or volatile substances and/or to incur thermal decomposition. The root of the word calcination refers to its most prominent use, which is to remove carbon from limestone (calcium carbonate) through combustion to yield calcium oxide (quicklime). This calcination reaction is CaCO3(s) → CaO(s) + CO2(g). Calcium oxide is a crucial ingredient in modern cement, and is also used as a chemical flux in smelting. Industrial calcination generally emits carbon dioxide , making it a major contributor to climate change. A calciner is a steel cylinder that rotates inside a heated furnace and performs indirect high temperature processing (550–1150 °C, or 1000–2100 °F) within a controlled atmosphere.
Этимология
Кальцинация процесі латын тіліндегі "calcinare" – "әкті күйдіру" деген сөзден шыққан, себебі оның ең көп қолданылатын мақсаты – цемент жасау үшін кальций карбонатын (әктас) кальций оксидіне (әктің өшірілмеген түрі) және көмірқышқыл газына ыдырату. Кальцинация нәтижесінде алынған өнім, қандай минералдар жылулық өңдеуден өткеніне қарамастан, жалпы түрде "кальцин" деп аталады.
The process of calcination derives its name from the Latin calcinare 'to burn lime' due to its most common application, the decomposition of calcium carbonate (limestone) to calcium oxide (lime) and carbon dioxide, in order to create cement. The product of calcination is usually referred to in general as "calcine", regardless of the actual minerals undergoing thermal treatment.
Реакциялар
Кальцинация реакциялары әдетте жылулық ыдырау температурасында (ыдырау және булану реакциялары үшін) немесе фазалық ауысу температурасында (фазалық өтулер үшін) немесе одан жоғары жүзеге асырылады. Бұл температура, әдетте, нақты кальцинация реакциясы үшін стандартты Гиббс еркін энергиясы нөлге тең болатын температура деп анықталады.
Calcination reactions usually take place at or above the thermal decomposition temperature (for decomposition and volatilization reactions) or the transition temperature (for phase transitions). This temperature is usually defined as the temperature at which the standard Gibbs free energy for a particular calcination reaction is equal to zero.
Окистену
Кейбір жағдайларда металлдың кальцинациясы металлдың тотығуына алып келіп, металл оксидін түзетуі мүмкін. Жан Рей өзінің "Қалайы мен қорғасын күйдірілген кезде салмағының арту себебіне ресми жауап" (1630) атты мақаласында: "Екі фунт алты унция таза ағылшын қалайысын темір ыдысқа салып, ашық пеште алты сағат бойы үздіксіз қоздырып, қатты қыздырғанда, ештеңе қоспай, екі фунт он үш унция ақ калькс алды" деп жазған. Ол "Бұл салмақтың артуы ауадан келеді, ол пештің қызуынан ыдыста тығыздалып, ауырлап, біршама жабысқақ болады: бұл ауа калькспен араласып (үнемі қоздыру көмектеседі) және оның ең ұсақ бөлшектеріне жабысады: су сіз лақтырған және қоздырған құмды ылғалдандырып, оның ең кішкентай дәндеріне жабысып ауырлататындай" деп түсіндірген, яғни металл тотығу процесінде салмақ қосыпты. Бөлме температурасында қалайы ауа мен судың әсеріне төзімді, себебі металл бетінде жұқа оксидті қабат пайда болады. Ауада қалайы 150 °C-тан жоғары температурада тотығуға бастайды: Sn + O2 → SnO2. Антуан Лавуазье кейіннен осы тәжірибені ұқсас нәтижелермен зерттеді.
In some cases, calcination of a metal results in oxidation of the metal to produce a metal oxide. In his essay "Formal response to the question, why Tin and Lead increase in weight when they are calcined" (1630), Jean Rey notes that "having placed two pounds six ounces of fine English tin in an iron vessel and heated it strongly on an open furnace for the space of six hours with continual agitation and without adding anything to it, he recovered two pounds thirteen ounces of a white calx". He claimed "That this increase in weight comes from the air, which in the vessel has been rendered denser, heavier, and in some measure adhesive, by the vehement and long continued heat of the furnace: which air mixes with the calx (frequent agitation aiding) and becomes attached to its most minute particles: not otherwise than water makes heavier sand which you throw into it and agitate, by moistening it and adhering to the smallest of its grains", presumably the metal gained weight as it was being oxidized. At room temperature, tin is quite resistant to the impact of air or water, as a thin oxide film forms on the surface of the metal. In air, tin starts to oxidize at a temperature of over 150 °C: Sn + O2 → SnO2. Antoine Lavoisier explored this experiment with similar results time later.
Алхимия
Алхимияда кальцинация – затты өзгерту үшін қажетті 12 маңызды процестің бірі деп есептелді. Алхимиктер кальцинацияның екі түрін ажыратты: нақты және потенциалды. Нақты кальцинация – белгілі бір температураға дейін қыздырылған ағаш, көмір немесе басқа отынның әсерінен туындайтын күйдіру. Потенциалды кальцинация – коррозиялық химиялық заттар сияқты потенциалды оттың әсерінен туындайтын күйдіру; мысалы, алтын сынап пен саламмониямен реверберациялық пеште кальцинацияланды; күміс – қарапайым тұз бен сілтілі тұзбен; мыс – тұз бен күкіртпен; темір – аммиак тұзы мен сірке суымен; қалайы – сурьмамен; қорғасын – күкіртпен; ал сынап – азот қышқылымен. Сонымен қатар, философиялық кальцинация да болды, ол мүйіздер, есекқұлақтар және т.б. қайнап тұрған суға немесе басқа сұйықтарға ілінгенде, олардың шырыштылығын жоғалтып, оңай ұнтаққа айналатын кезде пайда болады деп айтылды.
In alchemy, calcination was believed to be one of the 12 vital processes required for the transformation of a substance. Alchemists distinguished two kinds of calcination, actual and potential. Actual calcination is that brought about by actual fire, from wood, coals, or other fuel, raised to a certain temperature. Potential calcination is that brought about by potential fire, such as corrosive chemicals; for example, gold was calcined in a reverberatory furnace with mercury and salammoniac; silver with common salt and alkali salt; copper with salt and sulfur; iron with sal ammoniac and vinegar; tin with antimony; lead with sulfur; and mercury with nitric acid. There was also philosophical calcination, which was said to occur when horns, hooves, etc., were hung over boiling water, or other liquor, until they had lost their mucilage, and were easily reducible into powder.