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JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003 01-09
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ESTUDIO CINÉTICO DE LA DESCOMPOSICIÓN DEL CARBONATO DE CALCIO
POR CROMATOGRAFÍA GASEOSA
Gaviría J.P.a, Quattrini D.a, Fouga G.b, , Bohé A.b, Pasquevich D.ab
a Centro Atómico Bariloche, Av. Bustillo km 9,5 (8400) S. C. De Bariloche, Río Negro, Argentina.
b Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas – Centro Atómico Bariloche
gaviriaj@cab.cnea.gov.ar, quattrin@cab.cnea.gov.ar, fouga@cab.cnea.gov.ar, bohe@cab.cnea.gov.ar,
pasquev@cab.cnea.gov.ar
La cromatografía gaseosa (CG) se presenta como una herramienta muy útil para seguir el curso de una reacción
química. En el presente trabajo se evalúa la utilización de esta técnica para el estudio de la cinética en la
descomposición térmica del carbonato de calcio. Una de las ventajas que presenta este método es la posibilidad
de caracterizar y cuantificar in-situ productos gaseosos durante análisis isotérmicos para la obtención de los
parámetros cinéticos. Por otra parte la técnica es sencilla y con buena sensibilidad para la determinación de
pequeñas cantidades de producto. Conjuntamente, se realizaron estudios complementarios por difracción de
rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM), medición de área específica y tamaño de partícula
para relacionar diferencias morfológicas y microestructurales con el comportamiento cinético. En este trabajo se
presenta además un estudio comparativo de la cinética de descomposición de un carbonato de calcio mineral
(calcita) frente a la de un reactivo analítico.
Palabras claves: Cromatografía gaseosa, carbonato de calcio, descomposición térmica, cinética química.
1. INTRODUCCIÓN
El CaCO3 es un mineral muy abundante en la
naturaleza. Se utiliza en gran escala como aditivo en la
manufactura de materiales de construcción tales como
cementos, yeso, etc.
La cinética y mecanismo de reacción en la
descomposición térmica del carbonato de calcio han
sido ampliamente estudiados usualmente mediante
técnicas termogravimétricas [1-4]. En el presente
trabajo se evalúa la utilización de la cromatografía
gaseosa para seguir el curso de la reacción de
descomposición térmica del carbonato de calcio.
Entre las ventajas que presenta este método está la
posibilidad de caracterizar y cuantificar in-situ
productos gaseosos acoplando a la salida del horno de
reacción un cromatógrafo de gases, como así también
disponer de un sistema para efectuar análisis
isotérmicos que permite la obtención de los
parámetros cinéticos. Esta metodología de análisis
puede ser aplicada a sistemas más complejos, que
involucren la formación de diferentes productos
gaseosos, permitiendo una medición simultánea de
ellos ya sean productos o intermediarios de la
reacción.
A la temperatura de 700-750°C los únicos productos
de descomposición del CaCO3 son CaO y CO2 [5]. De
acuerdo a estos autores los tres procesos que estarían
involucrados en el control de la velocidad de la
reacción son: a) la transferencia de calor hasta la
superficie de la partícula y posteriormente a través de
la capa de CaO que se está formando para llegar hasta
la interfase de la reacción; b) la transferencia de masa
del CO2 liberado en la zona de reacción a través de la
capa de producto; c) la reacción química propiamente
dicha. Para poder determinar los parámetros cinéticos
intrínsecos a la reacción química es necesario que no
haya control difusional y que la reacción se encuentre
bajo control químico, para ello se analizó la influencia
del caudal del gas de arrastre en el reactor sobre estas
variables.
Cambios en la morfología o microestructura del
carbonato de calcio afectan en diferente grado a la
cinética de la reacción de descomposición [6-7]. Para
reducir, en lo posible, la influencia de esas variables
en la comparación de los distintos carbonatos se
molieron y tamizaron las muestras. También se
realizaron estudios comp lementarios por difracción de
rayos X y microscopía electrónica de barrido, análisis
de área especifica y tamaño de partícula.
2. EXPERIMENTAL
2.1 Morfología y microestructura de los materiales
de partida
Los materiales utilizados fueron un CaCO3
Mallinckrodt grado analítico
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