Calcinazione

La calcinazione è un processo termico che consiste nel trattare un solido ad alte temperature, tipicamente comprese tra 400 °C e 1000 °C, ma sempre inferiori al punto di fusione del materiale. L'obiettivo è quello di provocare trasformazioni chimiche o fisiche nella sostanza. Di norma, il processo avviene in condizioni atmosferiche. Il più delle volte si lavora in modo continuo. La presenza di aria o ossigeno è spesso necessaria, poiché molte reazioni lo richiedono. Tuttavia, non è indispensabile. In alcuni casi, la calcinazione avviene in atmosfera inerte per evitare ossidazioni.

La calcinazione è un termine generico che indica diversi processi termici. Questi includono, ad esempio, la deacidificazione, la riduzione, l'ossidazione o la disidratazione delle parti cristalline dell'acqua. Processi correlati sono la pirolisi e la decomposizione termica di componenti organici. Anche la sinterizzazione, la torrefazione o l'incenerimento sono processi simili. Di norma, la calcinazione è un processo endotermico che comporta il rilascio di prodotti di reazione quali anidride carbonica, acqua o ammoniaca.

A seconda delle esigenze, vengono utilizzati diversi tipi di forni. Nei forni rotativi, il tempo di permanenza è tipicamente compreso tra 0,5 e 3 ore. I forni a tunnel funzionano con tempi compresi tra 2 e 12 ore. Nei forni a pozzo possono verificarsi tempi di permanenza compresi tra 4 e 30 ore. I forni a letto fluido consentono tempi di permanenza particolarmente brevi, compresi tra 0,5 e 10 minuti.

Di norma, prima della calcinazione le materie prime vengono frantumate e omogeneizzate. L'obiettivo è ottenere una distribuzione uniforme delle dimensioni delle particelle. Più le particelle sono fini, maggiore è la loro superficie di reazione. Ciò migliora anche il trasferimento di calore nel reattore. Una composizione omogenea della miscela di materie prime è un prerequisito per una reazione completa. I miscelatori silo Gyraton^® sono in grado di omogeneizzare grandi lotti con estrema precisione. Dopo la calcinazione si verificano spesso fenomeni di infragilimento e agglomerazione. Pertanto, spesso viene eseguita una frantumazione.

Per risparmiare energia e risorse, in alcuni casi vengono utilizzati processi alternativi. Tra questi figurano metodi chimici a umido o biologici. Questi si differenziano in termini di durata del processo, selettività e compatibilità ambientale. La calcinazione termica offre un'elevata velocità di reazione e un effetto sterilizzante, ma non richiede acqua. D'altra parte, il consumo energetico è elevato. I processi chimici a umido sono invece facilmente controllabili e selettivi. Richiedono per lo più sostanze critiche per l'ambiente come acidi o alcali. I residui devono essere chiariti. I processi biologici come il bioleaching sono efficienti dal punto di vista energetico e rispettosi dell'ambiente. Tuttavia, sono dispendiosi in termini di tempo e applicabili solo a pochi sistemi di sostanze. In casi particolari, il Gyraton^®-silo di miscelazione può funzionare come fermentatore.

Gli apparecchi amixon^® possono migliorare l'efficienza dei processi di calcinazione. Le polveri polverulente possono essere agglomerate in modo continuo nell'agglomeratore a strati ad anello. La porosità dei solidi rimane inalterata. In questo modo si riducono le perdite di materiale.

Nei silos di miscelazione Gyraton^®è possibile omogeneizzare grandi quantità di materie prime. Una composizione uniforme facilita la gestione del processo.

Con i miscelatori intensivi di amixon^® è possibile distribuire con precisione gli additivi più fini nelle miscele di polveri. Anche quantità molto ridotte possono essere incorporate in modo affidabile. Ciò migliora i processi di calcinazione e sinterizzazione.

Dopo un trattamento chimico a umido, gli essiccatori a contatto di amixon^® riducono il tempo di essiccazione. Ciò è possibile sia in modo discontinuo che continuo. In molti casi è opportuno eseguire l'essiccazione sotto vuoto. Ciò vale in particolare per i sali sensibili alla temperatura, in cui devono essere conservati enzimi o microrganismi.