Kalzinierung von Industrieprodukten

Kalzinieren in der Produktion

Der Begriff Kalzinierung (Calcination) hat seinen Ursprung im lateinischen Calx. Bezeichnet wird damit der Prozess der Zersetzung des Kalziumkarbonats (CaCO₃) und seine Umwandlung zu Kalziumoxid (CaO) unter Freisetzung von Kohlenstoffdioxid (CO₂). In der Vergangenheit wurde der Begriff Kalzinierung auch für andere Verfahren verwendet, in denen Metallkarbonate oder Metallhydroxide durch Hitze zersetzt werden, Metalloxide entstehen und Wasserdampf oder CO₂ freigesetzt wird.

Heutzutage wird der Begriff Kalzinierung bzw. Kalzination noch allgemeiner verwendet. Häufig findet dabei eine Gleichsetzung des Begriffes mit Prozessen statt, die das Erhitzen, Zersetzen, Entwässern, und Entkarbonisieren von Produkten zum Ziel haben. Als Kalzinierung können so sämtliche Prozesse bezeichnet werden, in denen ein Feststoff erhitzt und dadurch zu einem anderen Feststoff umgewandelt wird, wobei Verflüchtigungen in Form von Gasen freigesetzt werden. Diese Gase sind zumeist H₂O, oder CO₂. Die prominentesten Beispiele von den modernen Kalzinationsverfahren sind:

• Kalzination von Lithium-Metall-Oxiden aus deren Karbonat- bzw. Hydroxidkomponenten
• Kalzination von anorganischen Farbpigmenten (häufig basierend auf Cd-, Ti-, Ni- oder Sb- Systemen)
• Kalzination von Schwermetall-enthaltenden Katalysatorsystemen

Auch für viele weitere anspruchsvolle Kalzinationsprozesse haben unsere Ingenieure die passende Lösung.

Grundlagen für eine erfolgreichen Kalzination Ihrer Produkte

Die Kalzination ist eine endothermische Reaktion, d.h. die Feststoffe müssen Wärmeenergie zugeführt bekommen, um kalziniert werden zu können. Die Reaktionstemperaturen liegen typischerweise zwischen 400 und 1000 °C. Die Kalzinationstemperatur ist von der Enthalpie der Reaktion sowie von der Kristallstruktur und der Bindungsstärke in dem Material abhängig.

Bei einer bekannten Partikelgröße kann man die für die Kalzination benötigte Wärmeenergie und die für die Diffusion benötigte Zeit berechnen. Je kleiner die Partikeln sind, desto kürzer ist die benötigte Zeit. Bei feinen Pulvern, die permanent umgewälzt werden und in Kontakt mit der Atmosphäre stehen, kann die Kalzination deshalb sehr schnell geschehen. Das ist ein Grund dafür, dass Drehrohröfen typischerweise für eine schnelle Kalzination der Feststoffpulver eingesetzt werden.

Aufeinanderfolgen verschiedener Prozesse in der Produktion

Häufig folgen auf einen Kalzinationsprozess andere Prozesse wie Sintern, Phasenumwandlung oder Kristallwachstum. Diese benötigen normalerweise höhere Temperaturen, außerdem soll das Produkt dabei in der Regel nicht umgewälzt werden. Ein Drehrohrofen ist für solche Prozesskombinationen daher zumeist nicht mehr geeignet. Aus wirtschaftlichen und ökologischen Gründen ist es jedoch sinnvoll, diese Prozesse hintereinander in einem Wärmebehandlungsschritt zu erledigen. Dafür bauen wir bei ONEJOON passende Rollenöfen oder Schubplattenöfen, die für den Folgeprozess ideal sind.

Da bei der Kalzination Gase aus dem Inneren des Materials freigesetzt werden, muss die Kalzination an pulverförmigen Stoffen durchgeführt werden. Nur so können die Diffusionswege für die Wärme in Richtung Mitte des Kalzinationsguts bzw. des Pulverbettes und für das entweichende Gas nach Draußen kurzgehalten werden. Große Klumpen können hingegen auch nach längeren Wärmebehandlungen nicht vollständig kalziniert werden. Deshalb werden häufig entsprechende Kapseln bzw. Tiegel zur Wärmebehandlung des Pulvers verwendet.

ONEJOON verfügt über die Technologie und Erfahrung für das Design und den Bau unterschiedlich großer Drehrohröfen, Rollenöfen, Schubplattenöfen und weiterer Spezialöfen. Für einfache und kombinierte Kalzinationsprozesse entwickeln, bauen und liefern wir die passende Ofenanlage – ganz nach Ihren Vorstellungen.