Calcinação

A calcinação (lat. calx, calcinatio para o processo de se queimar substâncias variadas) é a reação química de decomposição térmica, usada para transformar o calcário (CaCO₃) em cal virgem (CaO), liberando gás carbônico (CO₂). e outras reações análogas, nas quais esta transformação com remoção de gás está envolvida.

Também é o nome dado ao processo realizado na fabricação de gesso, ou qualquer processo no qual a água (também chamada de água de cristalização) é removida de sais hidratados (por exemplo "soda calcinada"), bem como na fabricação de porcelana, na qual a água ligada as moléculas é liberada, durante o processo de sinterização.

Na prática, o conceito calcinação é empregado de maneira ampla e descreve o tratamento térmico aplicado a quaisquer substâncias sólidas (por exemplo minérios) visando os seguintes objetivos:

a remoção de uma fase volátil quimicamente ligada a um determinado sólido;
a decomposição térmica (de uma ligação química);
a produção de um óxido (quimicamente semelhante ao cal);
a mudança de uma estrutura em substâncias cristalinas.

A calcinação possui extrema importância industrial, por exemplo, na fabricação de cimento e na produção de óxido de alumínio (corundum).

Química inorgânica

Definição

A calcinação é um processo de decomposição química vigorosamente endotérmico, não reversível (ou de reação inversa extremamente lenta), podendo envolver a corrosão (oxidação) e mudança de cor do material, e sendo assim, não é a mesma coisa que a simples evaporação de água e gases aprisionados em substâncias sólidas. Também não é o mesmo que ustulação. Esta, por sua vez, envolve reações complexas entre os sólidos, gases e gases atmosféricos. O processo de calcinação consiste em submeter o material em questão a temperaturas elevadas (geralmente abaixo do ponto de fusão), podendo ser necessária a abstenção de ar atmosférico. Os principais propósitos da calcinação são:

expulsar a água cristalizada em hidratos (também chamada de água de cristalização);
volatilizar gases ligados em moléculas (por exemplo formar o óxido sulfúrico contido em sulfatos (SO4^2-) sólidos);
promover a transição de fase cristalina de uma substância polimórfica.

Exemplos

Exemplos do processo de calcinação:

decomposição térmica de carbonatos
(MgCO₃_(s) → MgO + CO₂_(g))
decomposição de hidratos em minerais
(Na₂CO₃ • 10·H₂O → Na₂CO₃ + 10·H₂O_(g))
(Al₂O₃ • 3·H₂O → Al₂O₃ + 3·H₂O_(g))
decomposição e separação de material volátil na produção de carvão coque
(C_Coque(bruto) → C_Coque + x·H_nC_m_(g) + y·CO₂_(g) + z·H₂O_(g))
tratamento térmico do dióxido de titânio na conversão de anatase para rutilo
( anatase-TiO₂ → rutilo-TiO₂ )
remoção de cátion de amônio durante a síntese de zeólitos resistentes a ácidos
(NR₄Na_x[(AlO₂)_x(SiO₂)_y]•z·H₂O → Na_x[(AlO₂)_x-1(SiO₂)_y])

Indústria metalúrgica & Análise química

Na indústria o processo de calcinação se dá em fornos aquecidos por óleo (fornos calcinadores), como na produção de cimento e na indústria extrativa de metais. O processo pirometalúrgico de eliminação de substâncias voláteis (água e gases) combinadas quimicamente com o minério ocorre a partir de 560 °C uma vez que quanto maior for sua temperatura maior será sua pré-redução e maior será a formação de anel de colagem dentro do forno calcinador. Esse sistema é usado também em análises químicas de substâncias complexas ou na quantificação de metais, pois a maior parte dos óxidos metálicos se mantém estável nessa temperatura. Na forma de óxidos, a amostra pode ser analisada com o uso de outras técnicas, principalmente volumétricas e instrumentais.

Histórico

O processo de obtenção de cal (óxido de cálcio) através da calcinação já era conhecido na Roma Antiga. A cal por sua vez foi usada, por exemplo, na construção da muralha do Limes rético.

Já na Alquimia a calcinação era usada na obtenção da chamada Pedra Filosofal. Neste processo, o termo "calcinatio" descrevera a pulverização, assim como, a desidratação dos materiais. Na Alquimia Espagírica entende-se a calcinação como sendo a incineração ou redução de plantas medicinais ressecadas a cinzas.

Ver também

Referências

↑ N. Figurowski, Die Entdeckung der chemischen Elemente und der Ursprung ihrer Namen, Aulis-Verlag Deubner, Köln 1981, ISBN 3-761-40561-8, página 122 (em Alemão)
↑ Significado de "calcinação", in Dicionário Priberam da Língua Portuguesa em linha, 2010, consultado em 14-04-2013
↑ Römpp: Basislexikon Chemie, Editora Georg Thieme (1998), ISBN 3-13-115740-2, em Alemão
1 2 3 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos, Nestor Cezar Heck (DEMET / UFRGS), em PDF, página 4
1 2 "Calcinieren", in roempp.com (login necessário) - dicionário-enciclopédico de química, editado por Alfredo Wüst. página visitada 10-04-2011, em Alemão

[1] N. Figurowski, Die Entdeckung der chemischen Elemente und der Ursprung ihrer Namen, Aulis-Verlag Deubner, Köln 1981, ISBN 3-761-40561-8, página 122 (em Alemão)

[2] Significado de "calcinação", in Dicionário Priberam da Língua Portuguesa em linha, 2010, consultado em 14-04-2013

[3] Römpp: Basislexikon Chemie, Editora Georg Thieme (1998), ISBN 3-13-115740-2, em Alemão

[Heck_UFRGS-4] 1 2 3 Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos, Nestor Cezar Heck (DEMET / UFRGS), em PDF, página 4

[Römpp2-5] 1 2 "Calcinieren", in roempp.com (login necessário) - dicionário-enciclopédico de química, editado por Alfredo Wüst. página visitada 10-04-2011, em Alemão