Работа 3. Термическое разложение карбоната кальция Общие сведения

Карбонат кальция (СаСО₃) входит в состав различных сырьевых материалов и флюсов металлургического и химико-технологического производства как в виде свободного соединения (природный минерал кальцит), так и в виде доломита (СаСО₃MgСО₃). При высокотемпературной обработке сырьевых материалов карбонаты кальция и магния разлагаются (диссоциируют). Разложение СаСО₃ протекает по реакции, являющейся эндотермической

СаСО₃  СаО + СО₂ – 181 кДж/моь.

Значит, повышение температуры сдвигает ее равновесие в правую сторону. Процесс диссоциации СаСО₃ начинает протекать при температуре около 600^оС. С повышением температуры скорость процесса и степень разложения СаСО₃ возрастает. Полное разложение СаСО₃ имеет место при температурах более 900^оС. Например, при производстве воздушной извести обжиг известняка чаще всего проводят в печах шахтного типа. В этих печах для полного разложения известняка температуру в зоне ее максимальных значений поддерживают в пределах 900-1200^оС.

Цель работы и методика ее проведения

Цель работы – исследовать процесс разложения карбоната кальция при различных температурах и времени пребывания материала в реакционной зоне.

Объектом исследования являются различные материалы с высоким содержанием СаСО₃ (известняк, мел, доломит и другие).

Работа проводится с использованием трубчатой электропечи, разогретой до требуемой температуры. Навеску исследуемого материала, предварительно высушенного в сушильном шкафу при 120-150^оС, загружают в фарфоровую лодочку и помещают в реакционную зону электропечи, где выдерживают заданное время. После этого лодочку извлекают из реакционной трубки, охлаждают, взвешивают и устанавливают убыль массы навески. С использованием этой величины и массы исходной навески рассчитывают степень разложения карбоната кальция (, %).

Порядок проведения эксперимента

1. Включить в электрическую сеть трубчатую электропечь и разогреть ее до требуемой температуры.

2. Взвесить пустую фарфоровую лодочку, загрузить в нее 2-5г исследуемого материала и снова взвесить. Записать массу пустой лодочки (m_л, г) и массу навески материала (m_н, г).

3. Поставить лодочку с навеской в холодный конец реакционной трубки, затем продвинуть ее металлическим крючком в реакционную зону и отметить время начала процесса обжига навески (диссоциации СаСО₃).

4. Выдержать лодочку с навеской в реакционной зоне требуемое время, после чего металлическим крючком выдвинуть ее в холодный конец реакционной трубки. Щипцами извлечь лодочку из реакционной трубки и поставить для охлаждения на несгораемую подставку. После обжига последней навески отключить от сети электропечь.

5. После охлаждения лодочку вместе с материалом взвесить, рассчитать и записать массу материала в лодочке (m_к, г).

6. Рассчитать степень диссоциации карбоната кальция (, %) по формуле:

,

где С – содержание СО₂ в исследуемом материале, доли единицы.

7. Записать результаты обжига нескольких навесок материала в различных условиях в виде таблицы по форме:

Время обжига навески, мин.	Степень диссоциации (, %) при температуре, ^оС:
	t1	t2	t3	t4

8. Показать полученные результаты преподавателю и, если они будут одобрены, то привести в первоначальное состояние рабочее место, после чего лабораторная работа считается законченной.