Procesos Piro metalúrgicos:Calcinación

METALURGIA I

Profesor: Elías Díaz Vilches

SECADO CALCINACION TOSTACION FUSION CONVERSION REFINACION

TRATAMIENTO DE RESIDUOS

Calcinación

• La calcinación es el proceso de calentar, enausencia de aire, una sustancia a temperaturaelevada (temperatura de descomposición),pero bajo su punto de fusión, para provocarla descomposición térmica o un cambio deestado en su constitución física o química.

• El punto de descomposición o temperaturade descomposición es la temperatura a lacual un compuesto químico sufreuna termólisis, es decir, se descompone enotros más simples, sin llegar necesariamente adividirse en los elementos químicos que loconstituyen.

Objetivos de la Calcinación

• Eliminar el agua, presente como humedadabsorbida,

• Eliminar gases como el dióxido de carbono oel dióxido de azufre .

• Para oxidar (calcinación oxidante) una parte otoda la sustancia.

Calcinación de hidróxidos

• Cuando los hidróxidos son sometidos a altastemperaturas se descomponen liberando óxidodel metal y agua como vapor, la siguienteecuación muestra el mecanismo del proceso

• Descomposición de los hidróxidos:

• M(OH)2 (s) -> MO(s) + H2O(g) ΔH >0

• Ejemplo:

• 2 Fe(OH)3 (s) -> Fe2 O3 (s) + 3H2O(g)

Calcinación de Carbonatos

• Cuando los carbonatos son sometidos a altastemperaturas se descomponen liberando óxido delmetal y dióxido de carbono, la siguiente ecuaciónmuestra el mecanismo del proceso:

MCO3 -> MO + CO2 ΔH >0

• La disociación del carbonato necesita gran cantidad decalor ya que es una reacción altamente endotérmica,esta cantidad de calor varía de acuerdo a la naturalezadel carbonato.

• Ejemplo:

• CaCO3 → CaO + CO2

• FeCO3 → FeO + CO2

Calcinación de Sulfatos

• Cuando los Sulfatos son sometidos a altastemperaturas se descomponen liberando óxidodel metal y trióxido de carbono, la siguienteecuación muestra el mecanismo del proceso:

MSO4-> MO + SO3 ΔH >0

Ejemplo:

CuSO4 -> MO + SO3

Ejemplos de Calcinación de Sulfatos

Calcinación de Sulfuros

• Los sulfuros metálicos al igual se tratan mediantecalcinación, calentándolos hasta una temperaturapor debajo del punto de fusión del metal

• Cuando se calcinan sulfuros, el azufre se combinacon el oxígeno del aire para formar dióxido deazufre gaseoso, y también resulta un óxidometálico.

• Los óxidos se reducen después por fundición. MS2 -> MeS + ½ S2 ΔH >0

MS -> MeO + ½ S2 ΔH >0

Ejemplo:

CuS -> CuO + ½ S2

Tipos de Equipos

• Hornos de Cuba

• El horno de Cuba es un horno que funciona con combustible sólido.

• La carga metálica y el combustible están en contacto; lo que permite un intercambio térmico directo y activo, dando lugar a un rendimiento elevado.

• Este es un tipo de horno cilíndrico vertical de varios metros de alto.

• El material se distribuye en forma de capas de aproximadamente 30 o 40 cm en su interior, alternado con carbón el cual permite que el proceso sea continuo.

• Este tipo de horno esta recubierto de material refractario en su interior, Este material refractario esta usualmente constituido por ladrillos refractario que como tales tiene caras lisas, y son muy resistentes a la temperatura y la abrasión.

• En los hornos de calcinación se distinguen treszonas:

a) Zona de precalentamiento: En ésta zona lacarga sólida se precalienta a contracorrientecon los gases calientes del horno

b) Zona de reacción: En ésta zona tiene lugar ladescomposición

c) Zona de enfriamiento: En ésta zona losproductos de calcinación se enfrían con aire acontra corriente

Partes principales del Horno de Cuba

• Cuba: Tiene forma troncocónica y constituye la parte superior; por la zona más estrecha y alta de la cuba (llamada tragante) se introduce la carga.

• Etalaje: Está separada de la cuba por la zona más ancha de esta última parte, llamada vientre. El volumen del etalaje es mucho menor que el de la cuba. La parte final del etalaje es más estrecha.

• Crisol: Bajo el etalaje se encuentra el crisol, donde se va depositando el producto.

Variación de Temperaturas en el Horno de Cuba en Calcinación de Carbonato de Calcio