Kalcynacja

Kalcynacja, zwana również wypalaniem, jest procesem termicznym. Polega ona na poddaniu substancji stałej działaniu wysokich temperatur. Temperatura ta wynosi zazwyczaj od 400 °C do 1000 °C, jednak zawsze jest niższa od temperatury topnienia danego materiału. Celem jest wywołanie przemian chemicznych lub fizycznych w substancji. Z reguły proces ten odbywa się w warunkach atmosferycznych. Najczęściej praca przebiega w sposób ciągły. Często występuje obecność powietrza lub tlenu, ponieważ wymaga tego wiele reakcji. Nie jest to jednak konieczne. W niektórych przypadkach kalcynacja odbywa się w atmosferze gazu ochronnego, aby uniknąć utleniania.

Kalcynacja jest terminem ogólnym obejmującym różne procesy termiczne. Należą do nich na przykład odkwaszanie, redukcja, utlenianie lub odwadnianie krystalicznych części wody. Pokrewne procesy to piroliza i termiczny rozkład składników organicznych. Spiekanie, prażenie lub spopielanie są również procesami o podobnym charakterze. Zazwyczaj kalcynacja przebiega endotermicznie. W jej trakcie uwalniane są produkty reakcji, takie jak dwutlenek węgla, woda lub amoniak.

W zależności od wymagań stosuje się różne typy pieców. W piecach rurowych czas przebywania wynosi zazwyczaj od 0,5 do 3 godzin. Piece tunelowe pracują w czasie od 2 do 12 godzin. W piecach szybowych czas przebywania może wynosić od 4 do 30 godzin. Piece z warstwą fluidalną umożliwiają szczególnie krótki czas przebywania, wynoszący od 0,5 do 10 minut.

Z reguły surowce są rozdrabniane i homogenizowane przed kalcynacją. Celem jest uzyskanie równomiernego rozkładu wielkości cząstek. Im drobniejsze cząstki, tym większa powierzchnia reakcji. Poprawia to również przenoszenie ciepła w reaktorze. Jednorodny skład mieszanki surowców jest warunkiem koniecznym do całkowitej reakcji. Mieszalniki silosowe Gyraton^® umożliwiają idealną homogenizację dużych partii. Po kalcynacji często dochodzi do kruchości i aglomeracji. Dlatego często przeprowadza się następnie rozdrabnianie.

W celu oszczędności energii i zasobów stosuje się sporadycznie alternatywne procesy. Należą do nich metody chemiczne na mokro lub biologiczne. Różnią się one pod względem czasu trwania procesu, selektywności i przyjazności dla środowiska. Kalcynacja termiczna zapewnia wysoką szybkość reakcji i działanie sterylizujące, ale nie wymaga użycia wody. Z drugiej strony zużycie energii jest wysokie. Metody chemiczne na mokro są natomiast precyzyjnie regulowane i selektywne. Wymagają one zazwyczaj stosowania mediów szkodliwych dla środowiska, takich jak kwasy lub zasady. Pozostałości muszą zostać oczyszczone. Metody biologiczne, takie jak biowełkowanie, są energooszczędne i przyjazne dla środowiska. Są one jednak czasochłonne i mają zastosowanie tylko w przypadku niewielkiej liczby systemów materiałowych. W szczególnych przypadkach Gyraton^®-mieszalnik silosowy może pracować jako fermentator.

Urządzenia firmy amixon^® mogą poprawić wydajność procesów kalcynacji. Pyłowe proszki można w sposób ciągły aglomerować w mieszalniku pierścieniowym. Zachowana zostaje porowatość substancji stałych. Dzięki temu zmniejsza się straty materiału.

W silosach mieszających Gyraton^® można homogenizować duże ilości surowców. Jednolity skład ułatwia prowadzenie procesu.

Za pomocą intensywnych mieszalników amixon^® można precyzyjnie rozprowadzać najdrobniejsze dodatki w mieszankach proszkowych. Nawet bardzo małe ilości można niezawodnie wmieszać. Poprawia to procesy kalcynacji i spiekania.

Po obróbce chemicznej na mokro suszarki kontaktowe amixon^® skracają czas suszenia. Jest to możliwe zarówno w trybie wsadowym, jak i ciągłym. W wielu przypadkach sensowne jest suszenie w próżni. Dotyczy to w szczególności soli wrażliwych na temperaturę, w których należy zachować enzymy lub mikroorganizmy.