Calcinação

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A calcinação (lat. calx, calcinatio para o processo de se queimar substâncias diversas)[1] é o nome dado a reação química de decomposição térmica, usada para transformar o calcário (CaCO3) em cal virgem (CaO), liberando gás carbônico (CO2).[2] e outros 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.[3]

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:

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  • a remoção de uma fase volátil quimicamente ligada a um determinado sólido[4]
  • 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).[5]

Química inorgânica[editar | editar código-fonte]

Definição[editar | editar código-fonte]

A calcinação é um processo de decomposição química vigorosamente endotérmico, não reversível (ou de reação inversa extremamente lenta),[4] 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:

Exemplo de um forno de calcinação de pedra calcária.
  1. expulsar a água cristalizada em hidratos (também chamada de água de cristalização)[4]
  2. volatilizar gases ligados em moléculas (por exemplo formar o óxido sulfúrico contido em sulfatos (SO4-) sólidos)
  3. promover a transição de fase cristalina de uma substância polimórfica

Exemplos[editar | editar código-fonte]

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
      (CCoque(bruto) CCoque + x·HnCm(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
      (NR4Nax[(AlO2)x(SiO2)y]•z·H2O Nax[(AlO2)x-1(SiO2)y])

Indústria metalúrgica & Análise química[editar | editar código-fonte]

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 dento 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[editar | editar código-fonte]

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.[5] Na Alquimia Espagírica entende-se a calcinação como sendo a incineração ou redução de plantas medicinais ressecadas a cinzas.

Referências

  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
  4. a b c Metalurgia Extrativa dos Metais Não-Ferrosos, Nestor Cezar Heck (DEMET / UFRGS), em PDF, página 4
  5. a b "Calcinieren", in roempp.com (login nescessario) - dicionário-enciclopédico de química, editado por Alfredo Wüst. página visitada 10-04-2011, em Alemão

Ver também[editar | editar código-fonte]