Calcination thermokinetics of three Brazilian limestones

• Published in: Cerâmica 2020-07, Vol.66 (379), p.297-306
• Main Authors: Silveira, M. A. C. W. da, Luz, J. A. M. da, Faria, G. L. de, Coutinho, F. M. P.
• Format: Magazinearticle
• Language: eng ; por
• Subjects: Activation energy; Arrhenius equation; calcination; Energy conservation; Industrial applications; Liability; lime; Limestone; MATERIALS SCIENCE, CERAMICS; Parameter estimation; Roasting; thermochemistry
• ISSN: 0366-6913; 1678-4553; 1678-4553
• DOI: 10.1590/0366-69132020663792910

Abstract Limestone and lime producers inadvertently generate a considerable amount of fine material during their processing, consequently becoming a great environmental liability. As far as the industrial calcination process is concerned, there is still a need for an experimental survey on Arrhenius law parameters, as apparent frequency factor and activation energy, referring to Brazilian limestones. The knowledge of these thermokinetic parameters may contribute to energy saving during the industrial calcination process, as well as for allowing the use of limestone fines in other industrial applications. This study aimed to characterize three Brazilian limestones by focusing on their laboratory-scale calcination using both quasi-isothermal and non-isothermal methods to estimate their kinetic parameters. The non-isothermal method (by thermogravimetric analyses) allowed estimating the activation energy for each limestone through the high calcination rate ranges. However, the kinetic parameters estimated by the quasi-isothermal method turned out in lower values, indicating the need to control the reactor atmosphere. Resumo Os produtores de calcário e cal inadvertidamente geram uma quantidade considerável de material fino durante o processamento, tornando-se um grande passivo ambiental. Quanto ao processo de calcinação, a indústria ressente-se de dados experimentais da lei de Arrhenius, como fator de frequência aparente e energia de ativação, referentes aos calcários brasileiros. O conhecimento desses parâmetros termocinéticos pode diminuir o consumo energético durante o processo de calcinação industrial, além de permitir o uso de finos de calcário em outras aplicações industriais. Este trabalho teve como objetivo caracterizar três calcários brasileiros, concentrando-se em sua calcinação em escala laboratorial, usando método quase isotérmico e dinâmico (termogravimétrico) para estimar seus parâmetros cinéticos. O método dinâmico permitiu estimar a energia de ativação de cada calcário através das regiões de alta taxa de calcinação. Porém, os parâmetros cinéticos estimados pelo método quase isotérmico resultaram em valores mais baixos, indicando a necessidade de controlar a atmosfera do reator.