El calcinador rotatorio se utiliza para provocar una reacción química o un cambio de fase en un material. Para ello, se necesitan temperaturas extremadamente altas y tiempos de retención controlada. Como podemos intuir, cada material precisará de una temperatura distinta para la consecución de su reacción química o de su cambio de fase.
Estos hornos rotatorios pueden ser de fuego directo o de fuego indirecto. Con los dos sistemas podemos llegar a una calcinación, aunque lo normal es calcinar a fuego directo. Sin embargo, algunos materiales no lo admiten, haciendo el proceso notablemente más sofisticado y de muy elevado precio. Ambos sistemas hacen referencia al calcinador rotatorio, cuyo funcionamiento y aplicación industrial analizaremos en este artículo.
¿En qué se diferencia un horno de fuego directo y un horno de fuego indirecto?
Los hornos de fuego directo utilizan el contacto directo entre el material y el gas del proceso para provocar la reacción, transmisión de calor sobre todo por radiación y convección, mientras que los hornos indirectos dependen del calor que emana de la carcasa del tambor. La transmisión de calor es por transmisión y convección, de tal manera que el material nunca ve ni la llama ni los gases de combustión pasan por él.
En el caso de un horno de fuego directo, un revestimiento refractario protege la carcasa del horno de las altas temperaturas internas, y el sistema puede diseñarse para que fluya en paralelo o en contracorriente.
En caso de fuego indirecto por altas temperaturas los materiales con que se fabrican estos hornos están altamente aleados y son muy costosos.
¿Qué es la calcinación?
Es el proceso de calentar un material sólido para provocar la separación química de sus componentes.
La diversidad de la separación química permite que la calcinación logre una variedad de objetivos: desde la eliminación de agua (cristalina) unida químicamente hasta la volatilización de contaminantes de un material de origen, descomposición térmica e incluso cambios de fase.
Desde un punto de vista más específico, la calcinación a menudo da como resultado la oxidación de un componente objetivo, la eliminación de un componente volátil o materia orgánica, la deshidratación química y/o la descomposición de carbonatos.
También la podemos utilizar en procesos de depuración. Por ejemplo en la eliminación total o parcial del azufre, en forma de alunita, presente en el caolín. La alunita es un mineral de la clase de los sulfatos, de fórmula KAl3(SO4)2(OH)6. Se trata de un sulfato hidratado de aluminio y potasio, que suele llevar como impurezas, dándole tonalidad hierro y sodio.
Por todo ello, la calcinación brinda a los productores industriales una herramienta para controlar las características del producto final, minimizar la contaminación en los materiales de desecho o los subproductos del proceso, entre otros.
Como tal, la calcinación se ha convertido en un tratamiento esencial en la configuración de procesos industriales, y el horno de calcinación rotativo en una piedra angular del proceso.
¿Cuáles son los factores variables de la calcinación en un calcinador rotatorio?
- Temperatura
El control de la temperatura se gestiona a través del sistema de controles del calcinador rotatorio, con sensores dentro de la unidad que proporcionan datos al operador.
- Tiempo de retención
El tiempo de retención se controla mediante la velocidad del tambor, la pendiente, el tamaño y las palas de avance y retención, con pasos variables.
- Condiciones atmosféricas
Proporcionan el entorno de procesamiento necesario para llevar a cabo la reacción deseada. Esto normalmente requiere un control cuidadoso sobre la cantidad de oxígeno en el horno y, en algunos casos, puede requerir la introducción de un gas inerte para facilitar o maximizar la eficiencia de la reacción.Un ejemplo lo tenemos en la activación de carbón o en su reactivación.
¿Cuáles son las aplicaciones industriales de un calcinador rotatorio?
La calcinación es un proceso común, cuyo ejemplo más reconocido es la disociación del carbonato de calcio para crear óxido de calcio y dióxido de carbono en la producción de cal viva, (óxido cálcico) o el cemento a partir también de piedra caliza y arcillas .
Otras aplicaciones de la calcinación incluyen:
- Preparación del catalizador
- Procesamiento de tierra de diatomeas
- Procesamiento de arcilla de caolín
- Conversión de espodumeno a litio
- Producción de Agregados de Arcilla Expandida
- Producción de pigmentos
- Producción de Aluminio y Alúmina
Según el material y los objetivos del proceso, el proceso de calcinación suele utilizarse para controlar las cualidades del producto, como:
- Fase química
- Color
- Densidad
- Abrasividad
- Opacidad
- Índice de refracción
- Estabilidad química
- Friabilidad
- Inercia
- Brillo
- Pureza
- Porosidad y/o área superficial
- Estructura de poro
- Capacidad de absorción
- Etc.
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