An investigation of the decomposition mechanism of calcium carbonate

Investigación del mecanismo de descomposición del carbonato cálcico

Este artículo se centra en la investigación del mecanismo de descomposición del carbonato cálcico. Las descomposiciones térmicas no isotérmicas del carbonato cálcico bajo vacío y atmósfera de nitrógeno fluyente se han estudiado mediante análisis termogravimétrico. Con la aplicación del método isoconversional no lineal avanzado, la energía de activación determinada para cada condición depende del grado de reacción. Basándose en las dependencias, se ha simulado un proceso que implica dos etapas consecutivas de descomposición. Los resultados de la simulación coinciden con los resultados experimentales de la atmósfera de nitrógeno fluyente. Los resultados indican que la descomposición del carbonato cálcico experimenta el proceso de formación del producto intermedio y metaestable.

INTRODUCCIÓN

La descomposición térmica del carbonato cálcico tiene importantes implicaciones en la metalurgia extractiva. El proceso de descomposición se representa generalmente como la estequiometría simplista, CaCO₃ (s) → CaO (s) + CO₂ (g). Sin embargo, el proceso de descomposición no es tan simple como la ecuación, Rodríguez-Navarro et al. [1] han detectado el CaO* metaestable a través del examen microscópico, y Zhao et al. [2] han investigado los intermedios mediante la computación química cuántica. En el análisis cinético térmico de esta reacción en estado sólido, se han realizado grandes investigaciones, que han demostrado que diferentes condiciones experimentales y métodos de análisis de datos cinéticos conducen a diferentes descripciones cinéticas [3]. El análisis cinético tradicional basado en un parámetro cinético constante puede ofrecer una descripción inadecuada sobre el producto intermedio y metaestable en el proceso de múltiples pasos. En contraste con la energía de activación constante, la dependencia de la energía de activación en la extensión de la reacción, derivada por el método isoconversional bajo condiciones no isotérmicas, tiene la ventaja de indicar el carácter multipaso del proceso. Algunas investigaciones [4, 5] basadas en el método isoconversional han sido reportadas con diferentes condiciones experimentales, sin embargo, para investigar más a fondo el complejo mecanismo de descomposición causado por el producto intermedio y metaestable, todavía hay mucho trabajo por hacer.

En este trabajo, dos dependencias de la energía de activación en la extensión de la reacción para la descomposición no isotérmica de CaCO₃ bajo vacío y atmósfera de nitrógeno fluyente han sido derivadas por el método isoconversional no lineal avanzado respectivamente.  A partir de la información cinética de las dos dependencias, en este trabajo se ha simulado un proceso que implica dos etapas consecutivas de descomposición, con el fin de demostrar la complejidad del mecanismo de descomposición causado por el producto intermedio y metaestable.