Verschil tussen roosteren en calcineren

Belangrijkste verschil - Roosteren versus calcinatie

Hoewel het uiteindelijke resultaat van branden en calcineren hetzelfde is, zijn het twee verschillende processen die worden gebruikt om metalen uit metaalertsen te verkrijgen. Het uiteindelijke resultaat van de twee processen is de omzetting van een erts in een oxide-erts. Roosteren is het proces waarbij het erts wordt verhit in de aanwezigheid van lucht. Het gaat om gas-vaste reacties die plaatsvinden bij zeer hoge temperaturen. Calcineren is verwarmen tot hoge temperaturen in lucht of zuurstof. De hoeveelheid lucht of zuurstof is hier echter beperkt. Daarom is het grootste verschil tussen roosteren en calcineren dat roosteren houdt het verhitten van ertsen in aanwezigheid van overtollige lucht of zuurstof in, terwijl calcineren het verhitten van ertsen in aanwezigheid van beperkte lucht of zuurstof inhoudt.

Key Areas Covered

1. Wat is braden
     - Definitie, proces, voorbeelden
2. Wat is calcinatie
     - Definitie, proces, voorbeelden
3. Wat is het verschil tussen braden en calcineren
     - Vergelijking van belangrijke verschillen

Sleutelbegrippen: calcineren, calcineerapparaat, oven, metaal, erts, oxiden, oxideren, roosteren

Wat is braden

Roosteren is het verhitten van een metaalerts in aanwezigheid van overtollige lucht of zuurstof. Dit proces omvat reacties met vaste gassen. Het doel van dit proces is om metalen uit hun erts te zuiveren. Een erts is een type gesteente dat voldoende mineralen bevat met belangrijke elementen, waaronder metalen. Bij het roosten wordt het erts verwarmd tot onder het smeltpunt ervan.

Figuur 1: Een gedeelte van een geroosterd erts

Oxiderende branden

Oxiderende roost is de meest voorkomende vorm van braden. Hier wordt het metaalerts verhit in aanwezigheid van overmaat zuurstof. Het roosteren veroorzaakt het verbranden van onzuiverheden, gedeeltelijk of volledig door zuurstof. Roosteren gebeurt door het erts met zeer hete lucht te behandelen. Deze techniek wordt meestal gebruikt voor sulfide-ertsen.

De reacties die plaatsvinden tijdens het roostproces kunnen zijn:

oxydatie

Oxidatie vindt plaats in het oxiderende roostproces. Hier worden de met het metaal gebonden onzuiverheden vervangen door zuurstof. Vb .: Zwavel wordt vervangen door zuurstof.

Vermindering

Reductiereacties kunnen een oxideerts gedeeltelijk verminderen vóór het smeltproces (smeltproces is het proces van door een metaal dat uit het erts wordt geëxtraheerd door verwarming en smelten).

sulfatering

Sulfateringsreacties veroorzaken de vorming van metaalsulfiden als gevolg van de reactie tussen sulfiden in de voeding (erts) en het metaal. Deze reacties treden op bij gecontroleerde temperaturen en gasomstandigheden.

Maar als de temperatuur en gascondities worden gehandhaafd, kunnen we een metaaloxide en een metaalsulfide uit een gemengde sulfidetoevoer verkrijgen (een mengsel van sulfiden van verschillende metalen, bijvoorbeeld: ijzersulfide en cooper sulfide mengsel). Dit proces staat bekend als "selectieve sulfatering".

Pyro-hydrolyse

Pyrohydrolyse is een chemisch proces dat plaatsvindt in de aanwezigheid van waterdamp (ongeveer 300^OC). Het is nuttig bij het vormen van het metaaloxide uit een metaalchloride. (Maar alle metaalchloriden kunnen geen pyrohydrolyse ondergaan als ze geen negatieve Gibbs-energie hebben voor ontbinding en een lage vluchtigheid).

Ex: M_Xcl_Y +  nH₂O → M_XO_z   +  yHCl

M is metaal, n is het aantal watermoleculen dat reageert, y is het aantal HCl-moleculen dat is gevormd en x en z zijn het aantal metaal- en zuurstofatomen dat aanwezig is in elk molecuul respectievelijk.

Het roosten van sulfide-ertsen zet het sulfide om in oxide en zwavel in zwaveldioxide. Dit proces geeft echter een grote hoeveelheid giftige gassen en giftige stoffen af, zoals arsenicum.

Wat is calcinatie

Calcinatie is het verwarmen van een metaalerts in aanwezigheid van beperkte lucht of zuurstof. Bij calcinatie wordt het erts verwarmd tot een temperatuur onder het smeltpunt ervan. Dit proces wordt voornamelijk gedaan om vluchtige onzuiverheden te verwijderen. De naam calcinering is afgeleid van een Latijnse naam vanwege de grote toepassing; de verwarming van calciumcarbonaaterts. 

Bij calcinatie wordt het erts verwarmd tot een temperatuur onder het smeltpunt ervan. Het calcineren gebeurt in een reactor, die een cilindrische structuur is genaamd calcineerinrichting. In deze reactor wordt het calcineren uitgevoerd onder gecontroleerde omstandigheden. Hier wordt kooldioxide geproduceerd en vrijgegeven tijdens de calcinering en het calciumcarbonaat wordt omgezet in calciumoxide. Dit proces wordt voornamelijk gedaan om vluchtige onzuiverheden te verwijderen.

Figuur 2: Oven gebruikt voor calcinering

Maar soms wordt een oven gebruikt voor het calcineren, omdat het verhitten van een stof tot zeer hoge temperaturen in een oven gebeurt.

Een typisch voorbeeld van calcinatie is de productie van kalk uit kalksteen. Daar krijgt kalksteen een hoge temperatuur die voldoende is om koolstofdioxidegas te vormen en af ​​te geven. Kalk wordt geproduceerd in een gemakkelijk verpoederde staat.

Verschil tussen roosteren en calcineren

Definitie

Roosteren: Roosteren is het verhitten van een metaalerts in aanwezigheid van overtollige lucht of zuurstof.

calcineren: Calcinatie is het verwarmen van een metaalerts in aanwezigheid van beperkte lucht of zuurstof.

Zuurstof of lucht

Roosteren: Roosteren vereist een overmatige hoeveelheid lucht of zuurstof.

calcineren: Het calcineren gebeurt met beperkte lucht of zuurstof.

Belangrijke applicatie

Roosteren: Roosteren wordt voornamelijk gedaan voor sulfide-ertsen.

calcineren: Calcineren gebeurt voor carbonaatertsen.

toxiciteit

Roosteren: Bij roosteren komen giftige gassen en stoffen vrij.

calcineren: Calcinering maakt toxische, vluchtige verbindingen vrij.

Conclusie

Roosteren en calcineren zijn thermische processen. Het belangrijkste verschil tussen roosteren en calcineren is dat roosteren de ertsen verhit in aanwezigheid van overtollige lucht of zuurstof, terwijl calcineren de ertsen verhit in aanwezigheid van beperkte lucht of zuurstof.

Referenties:

1. "Roasting (metallurgie)." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 6 december 2017, hier beschikbaar.
2. "Calcination." Wikipedia, Wikimedia Foundation, 6 december 2017, hier beschikbaar.

Afbeelding met dank aan:

1. "Roasted Cripple Creek gold ore" door James St. John - Geroosterde Cripple Creek gouderts, Cripple Creek Diatreme (Vroeg Oligoceen, 32 Ma), centraal Colorado 1 (CC BY 2.0) via Commons Wikimedia
2. "LDLimeShaftKilnBasic" door LinguisticDemographer - Oorspronkelijk van en.wikipedia (Public Domain) via Commons Wikimedia