O carbono é efetivamente queimado nos fornos. Isto é particularmente verdade em vários processos industriais, como a produção de biochar, carvão ativado e negro de fumo, bem como em fornos de cerâmica onde os compostos orgânicos são queimados.
O processo envolve várias etapas, incluindo a secagem, a carbonização inicial e a carbonização completa. Durante estas fases, os materiais carbonosos sofrem decomposição química, libertando gases como o CO2 e o CO.
As condições específicas do forno, como a temperatura e a disponibilidade de oxigénio, desempenham um papel crucial na determinação da extensão e natureza da combustão do carbono.
4 pontos-chave explicados
1. Tipos de fornos e suas utilizações
Fornos rotativos: Estes são preferidos para a produção à escala comercial de biochar e carvão ativado a partir de alimentos orgânicos celulósicos. Também são utilizados para a recuperação de negro de fumo a partir de resíduos de pneus através da pirólise.
Fornos de carbonização: São utilizados para a produção de briquetes de carvão vegetal. O processo inclui fases como a secagem, a carbonização inicial e a carbonização completa.
Fornos de cerâmica: São utilizados para a cozedura de materiais cerâmicos. Durante este processo, o carbono e os compostos orgânicos têm de ser queimados.
2. Fases da carbonização em fornos
Fase de secagem dos briquetes (até 160°C): Durante esta fase, não ocorrem alterações químicas. A humidade simplesmente evapora-se.
Estágio inicial de carbonização (160-280°C): Esta fase envolve a decomposição térmica da hemicelulose em CO2, CO e ácido acético.
Fase de carbonização completa (300-650°C): Esta fase envolve a decomposição química radical, produzindo ácido acético, carbinol, alcatrão de madeira e gases combustíveis como metano e etileno.
3. Condições para a combustão do carbono
Faixa de temperatura: A combustão do carbono começa tipicamente entre 200-300°C se o oxigénio estiver presente.
Reação exotérmica: A reação é altamente exotérmica, levando a um aumento espontâneo da temperatura e à libertação de dióxido e/ou monóxido de carbono.
Disponibilidade de oxigénio: A presença de oxigénio é crucial para a combustão do carbono. Na queima por redução, o oxigénio é limitado, o que afecta o processo de combustão.
4. Impacto nos produtos finais
Biochar e carvão ativado: Estes são produzidos a partir de materiais orgânicos através de pirólise controlada em fornos rotativos.
Briquetes de carvão vegetal: Resultam da destilação de biomassa em fornos de carbonização.
Artigos de cerâmica: O processo de queima por redução modifica a cor e a textura dos corpos de argila e dos esmaltes, influenciado pela presença de carbono e compostos orgânicos.
Considerações ambientais e de produção
Sustentabilidade: Os fornos rotativos são cada vez mais utilizados para a recuperação sustentável do valor dos resíduos e desperdícios de produtos florestais.
Eficiência: Os fornos de carbonização de alto rendimento oferecem taxas de carbonização eficientes e uma longa vida útil com baixos custos de manutenção.
Impacto ambiental: Os fornos de terra estão a ser gradualmente eliminados devido a questões ambientais e de produção, sendo substituídos por opções mais eficientes e amigas do ambiente.
Em suma, a queima de carbono em fornos é um processo crítico em várias aplicações industriais, desde a produção de biochar e carvão ativado até à criação de artigos de cerâmica. As condições no interior do forno, particularmente a temperatura e a disponibilidade de oxigénio, influenciam significativamente a extensão e a natureza da combustão do carbono, afectando em última análise a qualidade e as propriedades dos produtos finais.
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