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Horno de cal

A horno de cal es a horno producían cal viva por calcinación de piedra caliza (carbonato de calcio). ecuación química para esto reacción es:

CaCO₃ + → del calor CaO + CO₂

Esta reacción ocurre en 900°C (en qué temperatura la presión parcial del CO₂ es 1 atmósfera), pero una temperatura alrededor de 1000°C (en qué temperatura la presión parcial del CO₂ son 3.8 atmósferas^[1]) se utiliza generalmente hacer que la reacción procede rápidamente.^[2] La temperatura excesiva es porque produce unreactive, cal “muerto-quemada” evitada.

Uso temprano de la cal

Porque es hecho tan fácilmente calentando la piedra caliza, la cal se debe haber sabido a partir de los tiempos más tempranos, y todas las civilizaciones tempranas la utilizaron en el edificio morteros y como estabilizador en fango rinde y los pisos.^[3] Conocimiento de su valor adentro agricultura es también antiguo, pero el uso agrícola llegó a ser solamente extensamente posible cuando el uso del carbón lo hizo barato^[4] en las cuencas carboníferas en el último décimotercero siglo, y una cuenta del uso agrícola fue dado en 1523.^[5] Las descripciones más tempranas de limekilns diferencian poco de ésas usadas para la fabricación en reducida escala hace un siglo. Porque el transporte de la tierra de minerales como la piedra caliza y el carbón era difícil en la era pre-industrial, fueron distribuidos por el mar, y la cal era lo más a menudo posible manufacturada en los puertos costeros pequeños. Muchos hornos preservados deben todavía ser vistos en quaysides alrededor de las costas de Gran Bretaña.

Hornos tempranos

La característica común de hornos tempranos era un compartimiento ardiente formado huevo-taza, con una entrada de aire en la base (el “ojo”), construida de ladrillo. La piedra caliza fue machacada (a menudo a mano) para uniformar bastante terrones de 20-60 milímetros - la piedra fina fue rechazada. Las capas en forma de cúpula sucesivas de carbón y de piedra caliza fueron acumuladas en el horno en barras de la rejilla a través del ojo. Cuando el cargamento era completo, el horno fue encendido en el fondo, y el fuego se separó gradualmente hacia arriba a través de la carga. Cuando estaba quemada a través, la cal fue refrescada y rastrillada hacia fuera a través de la base. La ceniza fina del carbón caída hacia fuera y fue rechazada con los “riddlings”. Solamente la piedra del terrón podría ser utilizada, porque la carga necesitada “respira” durante la leña. Este también limitado el tamaño de hornos y explica porqué los hornos eran todo mucho el mismo tamaño. Sobre cierto diámetro, la carga mitad-quemada sería probable derrumbarse bajo su propio peso, extinguiendo el fuego. Estofa tan hecho siempre 25-30 toneladas de cal en una hornada. El horno llevó típicamente un día la carga, tres días al fuego, dos días para refrescarse y un día a descargar, así que una vuelta one-week era normal. El grado de quemarse fue controlado por ensayo y el error de la hornada a la hornada variando la cantidad de combustible utilizó. Porque había diferencias grandes de la temperatura entre el centro de la carga y el material cerca de la pared, una mezcla de debajo-quemado (es decir. alto pérdida en la ignición), bien-quemada y muerto-quemada la cal fue producida normalmente. La eficacia de combustible típica era baja, con 0.5 toneladas o más de carbón que era utilizado por tonelada de la cal acabada (15 MJ/kg).

La producción de la cal estaba a veces en una escala industrial. Un ejemplo en el norte Devon, cerca Torrington, fue compuesto de cuatro hornos agrupados juntos en un cuadrado y fue situado al lado de Canal de Torrington para traer en la piedra caliza y transportar lejos la cal en los días antes de correctamente metalled los caminos existieron. Los sistemas de siete hornos eran comunes. Una cuadrilla del cargamento y una cuadrilla que descarga trabajarían los hornos en la rotación con la semana. El desarrollo de la red del carril hecha los hornos en reducida escala locales improductivos, y ellos murieron gradualmente hacia fuera con diecinueveavo siglo, substituido por plantas industriales más grandes. Al mismo tiempo, nuevas aplicaciones para la cal en producto químico, acero y azúcar industrias conducidas a las plantas en grande. Éstos también vieron el desarrollo de hornos más eficientes.

Hornos modernos

Hornos del eje

El calor teórico (el estándar entalpia) de la reacción requerida para hacer la cal de alto grado de calcio es alrededor 3.15 MJ por el kilogramo de cal, así que los hornos de la hornada eran los solamente alrededor 20% eficientes. La llave al desarrollo en eficacia era la invención de hornos continuos, evitando el calentamiento derrochador y los ciclos frescos-abajo de los hornos de la hornada. El primeros eran hornos simples del eje, similares en la construcción a altos hornos altos. Éstos son hornos del eje de la contracorriente. Las variantes modernas incluyen los hornos regeneradores y anulares. La salida es generalmente en la gama 100-500 toneladas por día.

Hornos del eje de la contracorriente

El combustible se inyecta part-way encima del eje, produciendo temperatura máxima a este punto. La alimentación fresca alimentada adentro en la tapa primero se seca entonces calentada a 800°C, donde la descarburación comienza, y procede progresivamente más rápidamente mientras que se levanta la temperatura. Debajo de la hornilla, la cal caliente transfiere calor a, y se refresca cerca, el aire de combustión. Una rejilla mecánica retira la cal en el fondo. A ventilador dibuja los gases a través del horno, y el nivel en el horno es mantenido constante agregando la alimentación a través de un bolsa de aire. Como con los hornos de la hornada, la solamente piedra grande, calificada se puede utilizar, para asegurar el uniforme gas-fluye a través de la carga. El grado de quemarse puede ser ajustado cambiando el índice del retiro de la cal. La consumición del calor de hasta sólo 4 MJ/kg es posible.

Hornos regeneradores

Éstos consisten en típicamente un par de ejes, funcionado alternativamente. En el eje A, el aire y el combustible de combustión se agregan cerca de la tapa y pasan hacia abajo, se cruzan al eje B y pasan hacia arriba al extractor. La dirección del flujo se invierte periódicamente (típicamente 5-10 veces por hora). El completar un ciclo produce una zona larga de la temperatura constante, relativamente baja (alrededor de 950°C) que es ideal para la calidad de la cal.

Hornos anulares

Éstos contienen un cilindro interno concéntrico. Esto recolecta el aire precalentado de la zona de enfriamiento, que entonces se utiliza para presurizar la zona anular media del horno. Aire que se separa hacia fuera del flujo presurizado de la contracorriente de las causas de la zona hacia arriba, y flujo co-actual hacia abajo. Esto produce otra vez una zona de calcinación larga, relativamente fresca.

Hornos rotatorios

Artículo principal: Horno rotatorio

Los hornos rotatorios comenzaron a ser utilizados para la fabricación de la cal al principio del vigésimo siglo y ahora explican una proporción grande de nuevas instalaciones. El uso temprano de hornos rotatorios simples tenía las ventajas que una gama mucho más amplia del tamaño de la piedra caliza se podría utilizar, de multas hacia arriba, y de elementos indeseables por ejemplo sulfuro puede ser quitado. Por otra parte, la consumición de combustible era relativamente alta debido a el intercambio de calor pobre comparado con los hornos del eje, conduciendo a la pérdida de calor excesiva en gas de escape. Las instalaciones modernas superan parcialmente esta desventaja agregando un precalentador, que tiene los mismos buenos sólidos/contacto del gas que un horno del eje, pero la consumición de combustible sigue siendo algo más alta. En el diseño demostrado, un círculo de los ejes (típicamente 8-15) se arregla alrededor del conducto de la canalización vertical del horno. La piedra caliza caliente es descargada de los ejes en orden, por la acción de una “placa de empujador hidráulica”. Los hornos de 1000 toneladas por salida del día son típicos.

Depuración de gases

Todos los diseños antedichos del horno producen el gas de escape que lleva una cantidad apreciable de polvo. El polvo de cal es particularmente corrosivo. El equipo está instalado para atrapar este polvo, típicamente bajo la forma de precipitators electrostáticos o filtros de bolso. El polvo contiene generalmente una alta concentración de elementos por ejemplo metales del álcali, halógeno y sulfuro.

Emisiones del bióxido de carbono

La industria de la cal es una significativa bióxido de carbono emisor. La fabricación de una tonelada del óxido de calcio implica el descomponer del carbonato de calcio, con la formación de 785 kilogramos de CO₂. Además, el calor proveído para formar la cal (3.75 MJ/kg en un horno eficiente) es obtenido quemándose el combustible que genera CO adicional₂: en el caso del combustible 295 kg/t del carbón; en el caso del combustible de gas natural 206 kg/t. La consumición de la energía eléctrica de una planta eficiente es alrededor 20 KVH por la tonelada de cal. Esto es equivalente a alrededor 20 kilogramos CO₂ por tonelada si carbón-se genera la electricidad. Así la emisión total es alrededor 1 tonelada de CO₂ para cada tonelada de cal en la planta más eficiente, pero está típicamente 1.3 t/t[1]. En algunos usos, sin embargo, curso de la vida CO₂ se reducen las emisiones porque cal apagada reacciona con el CO atmosférico₂, quitándolo de la atmósfera.

Referencias

1. ^ CRC Manual de la química y de la física, 54.o Ed, p F-76
2. ^ Parkes, G.D. y Mellor, J.W. (1939). Química inorgánica moderna de Mellor Londres: Longmans, verde y Co.
3. ^ P. C. Hewlett (Ed), (1998). Química de Lea del cemento y del concreto: 4to Ed, Arnold, ISBN 0-340-56589-6, Capítulo 1
4. ^ Colin Platt, (1978). Inglaterra medieval, BCA, ISBN 0-7100-8815-9, pp 116-7
5. ^ Sir Anthony Fitzherbert, Boke de Husbandrye, 1523
6. ^ Stoddart, Juan (1800), Observaciones en paisaje local y maneras en Escocia. Publicación. Wiliam Molinero, Londres. Revestimientos P. 212.

Vea también

• Horno de cal de la arboleda del búfalo
• Horno de cal del aterrizaje de Griggsville

Acoplamientos externos

• Una discusión autoritaria de la cal y de sus aplicaciones (contexto de los E.E.U.U.)
• [2] Una cuenta corta del trabajo de la conservación a los hornos de cal en el somerset Reino Unido