石灰岩は、世界で最も広く使用され、最も安価なアルカリ剤の 1 つです。化学操作では、消石灰または水酸化カルシウムの形で頻繁に使用されます。石灰石を熱分解して急速な石灰石と二酸化炭素にすることを「石灰石焼成」といいます。それはしばしば「焼成」と呼ばれます。かなり基本的な化学プロセスが石灰岩の分解を特徴付けます。
石灰岩を扱う場合、複雑さが見られ、結晶学と微細構造に違いが生じます。粒状および塊状の石灰岩の分解速度論は非常に複雑です。その結果、焼成に関する統一理論を開発する可能性は制限されています。このモジュールは、石灰岩の焼成について学ぶのに役立ちます。
焼成とは?
か焼は、揮発性化合物を除去し、金属を酸化物に変換するために、金属を高温高圧または制限された空気供給で燃焼させる冶金プロセスです。言い換えれば、焼成とは、死んだ人間の死体を、火葬によって生じる堆積物ほど重要ではない残骸に還元するプロセスを指します.
焼成の正確な化学的定義は、炭酸カルシウム (これは石灰岩ファミリーの重要なミネラルの 1 つです) などの炭酸塩鉱物の熱分解を指し、セメントでできたキルンで酸化カルシウムと呼ばれる化合物を作成するのに役立ちます.
いくつかのシステムには、目的の製品に応じて、焼成前、焼成中、焼成後の破砕能力の選択肢も含まれています。市販のか焼装置には、フラッシングか焼機、ケトルか焼機、ロータリーか焼機、ベータ石膏用の流動化か焼機、アルファ石膏用のオートクレーブか焼機が含まれます。さまざまな焼成システムは、さまざまな能力、滞留期間、および効率を持ち、最良の用途を左右する多様な石膏特性を生み出します。
石灰岩焼成のプロセスと化学反応
石灰岩をか焼して生石灰を形成する場合、炭酸カルシウムの熱分解は次のように表すことができます-.
CaCO3 (100 g) + 熱 ⇆ CaO (56g) + CO2 (44g)
方解石の解離圧力は温度によって変化します。 900℃付近で1気圧（101.3kPa）に達します。 898°C の温度を示した以前の研究と比較して、最近の研究では 902.5°C の値を示しています。
石灰岩焼成の後に熱解離が続きます。文献では、方解石の解離熱は 25°C に相当し、CaO の 695 ～ 834 kcal/kg の範囲であると測定されています。ボイントンは 770 kcal/kg の平均数値を報告しましたが、シュワルツコフは 754 kcal/kg の率を報告しました.
か焼はバランスの取れた反応です。 CO2 の大気圧が特定の温度で部分平衡圧よりも低い場合、CaCO3 は石灰岩に分解されます。 CO2 の気圧がこの平衡点を超えると、生成された石灰岩はすべて炭酸塩に変換されます。
したがって、分解速度は、CO2 の分圧、反応温度、および粒子サイズによって決まります。 CO2 がなくても、摂氏 700 度、大気圧では反応のペースは非常に遅くなります。化学反応性は、結晶構造の変化だけでなく、不純物の組成によっても、石灰岩源によって異なります。
CaCO3 焼成は、約 755 Mcal の熱入力を必要とし、1 トンの石灰石 (CaO) を生成する高度な吸熱プロセスです。温度が上昇し、石灰岩中の炭酸塩が解離する温度を超えると、反応が始まります。これは通常、摂氏 780 ～ 1340 度です。
反応が始まったら、温度を解離点以上に保ち、生成された CO2 を除去する必要があります。 CaCO3 の解離は粒子の外表面から内側に徐々に起こり、望ましい結果である CaO の多孔質層が残ります。
その結果、このプロセスは、分解を確実にするための約 800 ℃ の十分な焼成温度と良好な接触時間に依存しています。その反応性を調節するための摂氏温度。
焼成後の石灰石の使用
石灰石は、鉄鋼業で使用される最も基本的な原材料の 1 つであり、製鉄および製鋼プロセスと補助活動の両方で利用されます。石灰岩の大部分は、鉄鋼製造炉やその他の製鋼プロセス内で不純物をフラックスするために鉄鋼生産に使用されます。石灰石は、鉄鉱石の製造、銑鉄の脱硫、酸中和、および水処理施設の焼結プロセスでもさまざまな量で使用されます。
石灰岩焼成に影響するパラメータ
石灰岩の反応性は、水の存在下で石灰岩がどれだけ速く反応するかを測定します。石灰岩を水に溶かすことは、粉砕された石灰の反応性を決定するために使用される試験手順です。石灰岩の反応性は、原材料とプロセスに関連するさまざまな要因の影響を受けます。これらはパラメータです-
- 石灰岩の結晶構造
- 燃焼時間と温度
- 石灰岩の不純物
- 窯の種類
- 燃料
結論
このモジュールでは、生徒がカルシネーションのトピックについてすべて説明し、理解できるようにします。か焼は、化学に興味のある学生が知っておくべき化学分野の重要なプロセスの 1 つです。焼成された物質は、今日多くの用途を持っています。このモジュールでは、石灰岩の焼成、石灰岩の焼成の重要性、および石灰岩の焼成に関連するその他のさまざまなトピックについて説明しました。
か焼は化学および化学の産業分野で重要な役割を果たしているため、学生はこのトピックを詳細かつ慎重に研究する必要があります。このように、上記のモジュールは、学習を簡単にし、時間のかからないようにするために、石灰岩焼成のトピックに関連するすべての概念をカバーしています。
