Metalurgia extractiva

Fase Metálica


Fase Speiss


Fase Mata


Fase Escoria











Zn


Pb


Au


Serie Electroquímica















Energía de activación


Combustible


Comburente













(Cu2O)
Pérdidas


[FeS]
Contaminación


[Cu2S]


(FeO)











María Gabriela Ruiz Hinojosa
Ingeniería Química
Serie Electroquímica
Zn
Pb
Au



(Cu2O)
Pérdidas
[FeS]
Contaminación
[Cu2S]
(FeO)
Energía de activación

Combustible

Comburente

Fase Metálica
Fase Speiss
Fase Mata
Fase Escoria
El proceso empleado depende del metal que se va a recuperar.El proceso empleado depende del metal que se va a recuperar.
El proceso empleado depende del metal que se va a recuperar.
El proceso empleado depende del metal que se va a recuperar.
Al hierro generalmente se lo encuentra en forma de óxidoAl hierro generalmente se lo encuentra en forma de óxidoLa metalurgia extractiva es la rama de la ingeniería que involucra los procesos de beneficio, concentración y extracción de metales y/o compuestos mediante operaciones de extracción en medios acuosos o con alta temperatura. Es decir, estudia la recuperación de metales preciosos, como oro y plata. El oro es un mineral muy codiciado y bastante interesante. De hecho, el costo del oro da una idea acerca de la economía mundial. Dependiendo del metal que se desea recuperar se van a tener diferentes procesos, es decir, de metal a metal el proceso de extracción cambia.
Al hierro generalmente se lo encuentra en forma de óxido
Al hierro generalmente se lo encuentra en forma de óxido
El fin de la metalurgia es la obtención y el tratamiento de los metales desde minerales. En la naturaleza existe un equilibrio que hace que todos los elementos busquen su forma más estable. Por ejemplo, el hierro es mucho más estable cuando está en forma de óxido, y por eso las varillas presentan una fuerte tendencia a oxidarse. De hecho, en la naturaleza se lo encuentra como hematita o como magnetita. Al aluminio también suele encontrárselo como óxido, en forma de bauxita (óxido de aluminio) específicamente. Al cobre, por su parte, es común encontrarlo como sulfuro. Un dato interesante es que los sulfuros de cobre generalmente están acompañados de metales preciosos como oro, plata y platino.
Por tanto, es muy importante iniciar determinando el estado de la materia prima, es decir, de qué se parte. Luego, a partir de esta información, se puede definir el tratamiento más adecuado con el que se obtendrá el mineral de interés.
Mena es un yacimiento que puede ser explotado y que es económicamente rentable.Mena es un yacimiento que puede ser explotado y que es económicamente rentable.Cuando se desea montar una empresa de recuperación de algún metal a partir de materias primas encontradas en un yacimiento, se debe tener una concentración que permita que el proyecto sea económicamente viable, y que la cantidad de dinero ganada supere la inversión.
Mena es un yacimiento que puede ser explotado y que es económicamente rentable.
Mena es un yacimiento que puede ser explotado y que es económicamente rentable.
Cuando se ha encontrado materia prima para la producción de metales, y se ha determinado que el yacimiento es rentable económicamente, se lo denomina mena. Hace aproximadamente 100 años se requería al menos 5% de cobre para que un yacimiento se considere una mena, hoy se debe llegar únicamente al 0,5%.
Luego que se ha determinado que el proyecto es viable, se comienza con las operaciones de reducción de tamaño, como son la molienda y la trituración, a partir de las cuales se llega de rocas grandes a partículas de pequeños tamaños. En estas operaciones se emplean molinos y trituradoras.
Después vienen operaciones de clasificación, como tamizado y operaciones gravimétricas, que permiten separar lo que interesa de lo que no interesa. Así, se obtiene lo que se denomina ganga, que corresponde a la parte del mineral que no interesa, y el material de interés. A la unión de la ganga con el material de interés se lo denomina mixto. Mientras que el tamizado se basa en una discriminación de acuerdo al tamaño de la partícula, las operaciones gravimétricas clasifican de acuerdo a la densidad y al tamaño de la partícula.
Entonces se llevan a cabo operaciones de concentración, para finalmente proceder con la extracción. En las operaciones de extracción están las operaciones pirometalúrgicas y las operaciones hidrometalúrgicas.
Las operaciones pirometalúrgicas son procesos de extracción que emplean temperaturas altas, mientras que las operaciones hidrometalúrgicas constituyen una extracción por solventes, generalmente en medios acuosos.
Dentro de las operaciones pirometalúrgicas están algunos procesos como calcinación, que hasta el momento la hemos venido utilizando para eliminar el agua, unida mediante enlaces químicos, o compuestos orgánicos de una muestra que se desea analizar, tostación, fusión, que depende de los metales que se van a recuperar, conversión y refinación.
Dentro de la hidrometalurgia, que como se explicó anteriormente utiliza solventes, están los procesos de lixiviación que consisten en el empleo de un solvente para lograr disolver las sustancias de interés y dentro de los cuales está la cianuración.


La calcinación, al ser una operación pirometalúrgica, emplea altas temperaturas.La calcinación, al ser una operación pirometalúrgica, emplea altas temperaturas.La calcinación es el proceso mediante el cual se cambia la composición química o física de ciertos compuestos. En análisis mineralógico se la usa para eliminar de una muestra agua unida químicamente o compuestos orgánicos.
La calcinación, al ser una operación pirometalúrgica, emplea altas temperaturas.
La calcinación, al ser una operación pirometalúrgica, emplea altas temperaturas.
Sin embargo, en el caso de la metalurgia extractiva, la calcinación permite descomponer carbonatos y sulfatos.
Este proceso en sí es una reacción de descomposición, REVERSIBLE, en la que se emplean altas temperaturas.
Esta operación pirometalúrgica tiene aplicaciones como la calcinación de carbonatos, entre éstos, la caliza (carbonato de calcio), la dolomita (carbonato de calcio y magnesio) y la magnesita (carbonato de magnesio).
Calcinación de un carbonato
Reacción ReversibleReacción ReversibleLa calcinación de un carbonato viene dada por la siguiente ecuación química:
Reacción Reversible
Reacción Reversible



MCO3s MOs+CO2g
Obteniéndose siempre el óxido del metal y dióxido de carbono (CO2). Por tanto, esta reacción involucra dos estados de agregación: el estado sólido del carbonato y el estado gaseoso del dióxido de carbono.
La calcinación del carbonato de calcio es la más común en la industria. Es importante pues a partir de ésta se obtiene cal viva (óxido de calcio, CaO), un producto que ofrece un sinnúmero de aplicaciones como materia prima.
CaCO3 CaO+CO2
La cal viva se caracteriza por ser higroscópica, pues tiene tendencia a atrapar agua, hidratarse y transformarse en hidróxido de calcio (cal apagada).
TERMODINÁMICA DE LA CALCINACIÓN
La termodinámica proporciona información acerca de si una reacción es endotérmica o exotérmica, o acerca de si el proceso es o no espontáneo.
Para determinar si una reacción, a condiciones de presión y temperatura especificadas, es endotérmica o exotérmica, se debe calcular la entalpía de reacción ( Hrx) y aplicar los siguientes criterios:
Hrx>0 Reacción Endotérmica
Hrx0
Por lo tanto, la calcinación del carbonato de calcio es un proceso exotérmico a 25 y 1 atm.
Grx0=1 Gf0CaO+1 Gf0CO2-1 Gf0CaCO3
Gf0CaO=-144,4 kcal/mol Gf0CO2=-94,26 kcal/mol Gf0CaCO3=-269,78 kcal /mol
Grx0=1 mol -144,4kcalmol+1 mol -94,26kcalmol-1 mol -269,78 kcalmol
Grx0=31,12 kcal>0
Por lo tanto, la reacción no es espontánea a esta temperatura (25 ).
A la temperatura a la que el proceso se vuelve espontáneo se la denomina Temperatura de Inversión, y se la calcula con el empleo de las siguientes ecuaciones termodinámicas:
Grx= Grx0+RTlnk
Donde k es una constante que está en función de las actividades, o concentraciones, de los reactivos y los productos.
k=aCaOaCO2aCaCO3
Se recordará que la actividad de un sólido es 1 y, dado que el carbonato de calcio y el óxido de calcio son sólidos, lo que se tiene es lo siguiente:
k=1aCO21
k=aCO2
Grx= Grx0+RTlnaCO2
La actividad de un gas viene dada por su fugacidad, un término directamente relacionado con la presión parcial. Sin embargo, en este caso se va a considerar que la actividad del CO2 es igual a su presión parcial, lo cual no es del todo incorrecto.
aCO2=PCO2
Grx= Grx0+RTlnPCO2
Para que esta reacción se pueda llevar a cabo, la presión parcial del dióxido de carbono debe vencer a la presión atmosférica, o por lo menos igualarla. Así el gas puede salir.
Si se considera que la calcinación del carbonato de calcio será realizada en Quito, entonces la presión parcial que debe superar el dióxido de carbono corresponde a la de esta ciudad. De ahí que se puede considerar que:
PCO2=0,72 atm
Por otro lado, también se recordará que existe una ecuación termodinámica que relaciona la energía libre de Gibbs con la entalpía y la entropía. Ésta es:
G= H-T S
Grx0= Hrx0-T Srx0
Grx= Hrx0-T Srx0+RTlnPCO2
Para calcular la temperatura de inversión del proceso, primero se debe considerar un equilibrio para el cual se cumple que Grx=0.
0= Hrx0-T Srx0+RTlnPCO2
T Srx0-RTlnPCO2= Hrx0
T Srx0-RlnPCO2= Hrx0
T= Hrx0 Srx0-RlnPCO2
Srx0=1 Sf0CaO+1 Sf0CO2-1 Sf0CaCO3
Sf0CaO=9,5 cal/mol°KSf0CO2=51,061 cal/mol°KSf0CaCO3=22,2 cal /mol°K
Srx0=1 mol 9,5 calmol°K+1 mol 51,061 calmol°K-1 mol 22,2 calmol°K
Srx0=38,361 calmol°K>0
T=42,498kcalmol×1000 calkcal38,361calmol°K-2calmol°Kln0,72 atm
T=1089,19°K
T=816,19
Así, la temperatura de inversión de la reacción de calcinación del carbonato de calcio a las condiciones de Quito es 816,19 . Si se quisiera favorecer este proceso químico se tendría que aumentar la temperatura, de ahí que en laboratorio generalmente se trabaja a temperaturas de 900 .
Por lo tanto, la temperatura a la que la reacción de calcinación de un carbonato cualquiera se da espontáneamente depende fundamentalmente de cuál es dicho carbonato. Se ha determinado que la temperatura mínima necesaria para que la presión de descomposición alcance 1 atm varía considerablemente de un carbonato a otro.
Compuesto
Temperatura Mínima de Calcinación a 1 atm
Carbonato ferroso (FeCO3)
200
Hidróxido de magnesio (MgOH2)
200
Carbonato de magnesio (MgCO3)
400
Carbonato de calcio (CaCO3)
900
Carbonato de bario (BaCO3)
>900
Carbonato de sodio (Na2CO3)
>900
Este proceso es tan importante que muchos profesionales se han dedicado a estudiarlo. De hecho, se disponen de diagramas termodinámicos en los que se representa la variación de la energía libre de Gibbs ( G) en función de la temperatura, conocidos como los Diagramas de Ellingham, permitiendo determinar gráficamente el punto de inversión y las temperaturas a las que el proceso químico es espontáneo o no espontáneo.
Diagrama de Ellingham
Como se dijo anteriormente, son diagramas de equilibrio que representan como varía la energía libre de Gibbs ( GRx) de reacción en función de la temperatura. Se recordará que la energía libre de Gibbs de un proceso químico viene dada por las siguientes expresiones:
GRx= GRx0+RTlnk
GRx= HRx-T SRx
GRx0= HRx0-T SRx0
Como la entalpía y la entropía varías poco con la temperatura, las representaciones son líneas rectas cuya pendiente es la entropía del sistema.Como la entalpía y la entropía varías poco con la temperatura, las representaciones son líneas rectas cuya pendiente es la entropía del sistema.Como la entalpía y la entropía no cambian demasiado con la temperatura, la energía libre de Gibbs estándar varía linealmente con la temperatura. De ahí que los diagramas de Ellingham sean representaciones formadas por líneas rectas con las siguientes características:
Como la entalpía y la entropía varías poco con la temperatura, las representaciones son líneas rectas cuya pendiente es la entropía del sistema.
Como la entalpía y la entropía varías poco con la temperatura, las representaciones son líneas rectas cuya pendiente es la entropía del sistema.
Punto de corte HRx0Pendiente - SRx0
Los diagramas de Ellingham se han elaborado para distintas reacciones, y por eso son muy empleados en metalurgia. Son importantes porque permiten establecer, para cualquiera de dichas reacciones, si el proceso es o no espontáneo a una temperatura determinada.
Además posibilita definir, a un temperatura fija, qué proceso químico ocurrirá primero, recordando que mientras más negativa en la variación de la energía libre de Gibbs de una reacción, más espontáneo es el proceso y, por tanto, se lleva a cabo más pronto.

Es una reacción de oxidación EXOTÉRMICA. Para que la combustión se lleve a cabo deben coexistir tres factores, que forman el que se conoce como "Triángulo de combustión":
Combustibles
Comburente
Energía de activación
Si uno de estos tres factores falta, no habrá el proceso de combustión. Y de hecho esta es una de las características que se aprovecha en seguridad industrial, ya que atacando una de estas áreas se puede evitar incendios o catástrofes en una fábrica.
Combustibles
En la actualidad se dispone de combustibles sólidos, líquidos y gases. Entre los ejemplos de combustibles sólidos están el coque, muy utilizado para la calcinación, y la madera, en el caso de los calderos. El coque es un combustible de carbón mineral poroso, de modo que permite llegar a altas temperaturas debido a la gran cantidad de carbono que contiene.
Combustibles líquidos son el diesel, la gasolina y el búnker, un fluido muy viscoso debido a que procede de los fondos de destilación del petróleo y, aunque es bastante barato, tiene altos contenidos de azufre. En cuanto a los gases, un combustible muy famoso es el GLP.
Una característica importante de los combustibles es su poder calórico, a partir del cual se puede determinar la temperatura adiabática de llama. La temperatura adiabática de llama es la temperatura a la que se llega con la combustión en un sistema adiabático.
Cada combustible tiene su temperatura adiabática de llama. Por ejemplo, en el caso de diesel se llega máximo a una temperatura de 1500 aproximadamente. La temperatura máxima a la que se llega con otros combustibles es la siguiente:
Combustible
Temperatura adiabática de llama
Diesel
1500
GLP
1100
Coque
2500
Leña
1000
Búnker
2000



Comburente
El comburente universal es el oxígeno, que se halla en el aire en una proporción del 21%, aunque se puede disponer de atmósferas enriquecidas con oxígeno. En problema con el aire es que junto con el oxígeno entra nitrógeno, una sustancia que al ser también un gas se caliente, consumiendo una cantidad innecesaria de energía.
En cuanto al comburente aparecen dos términos importantes: temperatura de inflamación y temperatura de autoignición.
Temperatura de inflamación es la temperatura mínima para que un material inflamable deprenda vapores y forme una mezcla inflamable.
Temperatura de autoignición es la temperatura mínima para mantener una combustión autosostenida sin fuente externa de energía. Decir que la temperatura del proceso llegó al punto de autoignición es lo mismo que decir que se alcanzó la energía de activación, y que ya no es necesario entregar energía al sistema para que se lleve a cabo la combustión. De ahí que al punto de autoignición se lo conoce como la temperatura mínima para que una llama sea continua (ya que no se necesita suministrar energía al sistema).
La temperatura de inflamación se diferencia de la temperatura de autoignición porque la primera sí requiere de una fuente externa de energía.
Anteriormente se mencionó que se suele proceder con un venteo antes de encender el horno. Lo que se procura con este procedimiento es evitar que el horno llegue a estas temperaturas.
Productos
Algunos combustibles, como el petróleo ecuatoriano, contienen azufreAlgunos combustibles, como el petróleo ecuatoriano, contienen azufreLos productos que se obtienen de un proceso de combustión dependen de si la combustión es completa o incompleta. Sin embargo, en general éstos son:
Algunos combustibles, como el petróleo ecuatoriano, contienen azufre
Algunos combustibles, como el petróleo ecuatoriano, contienen azufre

Estos compuestos (tóxicos) se generan a altas temperaturasEstos compuestos (tóxicos) se generan a altas temperaturasEn atmósferas oxidantes se tiene exceso de oxígenoEn atmósferas oxidantes se tiene exceso de oxígenoHxCySzCOMBUSTIBLE LÍQUIDOHIDROCARBÚRICO+O221%+N279%AIRE DE COMBUSTIÓNCOMBUSTIÓNCCARBÓN U HOLLÍN0 cal+COMONÓXIDO DE CARBONO24,420 cal+CO2DIÓXIDO DE CARBONO294,050 cal+R'COMBUSTIBLE CRUDO SEMIQUEMADO0 cal+H2OVAPOR DE AGUA+O2EXCESO DE OXÍGENOSIN QUEMAR+SOxÓXIDOS DE AZUFRE+N2NITRÓGENO SINREACCIONAR+NOÓXIDO NITROSOToma 21,600 cal+NOxÓXIDOS DE NITRÓGENO
Estos compuestos (tóxicos) se generan a altas temperaturas

Estos compuestos (tóxicos) se generan a altas temperaturas

En atmósferas oxidantes se tiene exceso de oxígeno

En atmósferas oxidantes se tiene exceso de oxígeno


De ahí que para saber qué productos se van a obtener es importante determinar bajo qué atmósfera se va a trabajar. Además, dependiendo del combustible, hay un rango de exceso de aire dentro del que se recomienda trabajar, lo que es lógico ya que llevar a cabo un proceso de combustión con combustibles sólidos va a ser más difícil que si el combustible es líquido o gaseoso. Así se tiene los siguientes rangos:
Combustible
Rango de exceso de aire
Sólido (madera, coque, …)
20% - 30%
Diesel
5% - 15%
Búnker
15% - 25%
El búnker necesita un exceso de aire mayor al de cualquier otro combustible líquido pues debe ser calentado con el fin de disminuir su viscosidad, y ahí sí que venga la combustión.

Corresponde a una oxidación total, de la cual se obtienen como productos dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O). Si el proceso se desarrolla a altas temperaturas, se generan además NOx.
Los automóviles, para evitar la generación de óxidos de nitrógeno (NOx), disponen de convertidores catalíticos que reducen estos compuestos a nitrógeno gaseoso. Estos convertidores catalíticos cumplen una doble función, ya que también oxidan el monóxido de carbono que se produce en las combustiones incompletas a fin de que no sea tan tóxico.
Ejemplos de combustiones completas son:
C+O2 CO2+Calor2H2+O2 2H2O+CalorCxHy+nO2 xCO2+y/2 H2O+Calor

Es una oxidación parcial de la que se obtienen productos como el hollín y el CO, a los que se denomina "inquemados". Sin embargo, a pesar que los productos que caracterizan a una combustión incompleta sean el monóxido de carbono (CO) o el carbono (C), es imposible evitar la formación de dióxido de carbono (CO2) en este proceso.
CxHy+O2 CO2+CO+H2O+CalorCxHy+O2 CO2+C+H2O+CalorCxHy+O2 CO2+CO+C+H2O+Calor
En un proceso de combustión incompleta siempre se desprende una cantidad de energía menor que en un proceso de combustión completa.
Evidentemente no siempre la combustión se completa, sobre todo en atmósferas reductoras donde normalmente se obtiene monóxido de carbono (CO). Al formarse este producto, la energía generada es menor de la que debería alcanzarse en la combustión completa, de modo que las eficiencias energéticas bajan.
Atmósfera Reductora Menor eficiencia energética
En caso de que se tenga que trabajar con atmósferas reductoras, se debe proceder con una postcombustión, que consiste en combustionar los productos que no se combustionaron al inicio. De hecho, algunos sistemas ya cuentan con cámaras de postcombustión, útiles cuando la única opción sea trabajar con atmósferas reductoras.
Precalentar el aire que entra a la combustión es una manera viable para aumentar la eficiencia energética de un proceso desarrollado en una atmósfera reductora.

El hecho de que las partículas sean más pequeñas favorece el intercambio de calor.El hecho de que las partículas sean más pequeñas favorece el intercambio de calor.En calcinación se emplean diferentes hornos, entre los cuales están el horno de cuba o de cubilotes, el horno rotatorio y el horno de lecho fluidizado. En cada uno de estos hornos se llevan a cabo reacciones a temperaturas muy altas, por lo que se los suele denominar más bien "reactores de alta temperatura".
El hecho de que las partículas sean más pequeñas favorece el intercambio de calor.
El hecho de que las partículas sean más pequeñas favorece el intercambio de calor.
CarbonatoDióxido de carbonoCarbonatoDióxido de carbonoEn los hornos de lecho fluidizado la alimentación consiste de material fino para que éste se pueda "fluidizar", ya sea con agua o con gases de combustión. De ahí que en el horno de lecho fluidizado se favorece el contacto entre las partículas, debido al mayor movimiento que el "lecho fluidizado" implica. Sin embargo, estas partículas deben tener un tamaño minúsculo, por lo que en este tipo de hornos se manejan granulometrías pequeñas. He ahí la ventaja que este tipo de hornos ofrece: favorece el intercambio de calor.
Carbonato
Dióxido de carbono
Carbonato
Dióxido de carbono
Como la reacción es endotérmica, debe ingresar calor al sistema. Sin embargo, a medida que la reacción se da en la superficie, el producto que se forma comienza a constituir una barrera que dificulta la transferencia de calor hacia el interior de la partícula de carbonato. A este fenómeno se lo conoce como el "Modelo del corazón no reaccionado" Debido a eso es que la reacción se favorece cuando la partícula es más pequeña.
El horno de lecho fluidizado es un horno de doble soler. Dispone de una cámara en la que se lleva a cabo la combustión y de otra cámara en la que se da la reacción de calcinación.
CombustiónReacciónCámara donde se lleva a cabo la reacciónCombustiónReacciónCámara donde se lleva a cabo la reacción
Combustión
Reacción
Cámara donde se lleva a cabo la reacción
Combustión
Reacción
Cámara donde se lleva a cabo la reacción
Los hornos están diseñados con materiales refractarios y aislantes. Mientras que los refractarios son resistentes a la temperatura, los aislantes evitan la pérdida de calor.Los hornos están diseñados con materiales refractarios y aislantes. Mientras que los refractarios son resistentes a la temperatura, los aislantes evitan la pérdida de calor.Ambas cámaras están en contacto, de modo que los gases van a estar en contacto con el carbonato, caliza por ejemplo, entregando al sistema la energía necesaria para que se lleve a cabo la reacción.
Los hornos están diseñados con materiales refractarios y aislantes. Mientras que los refractarios son resistentes a la temperatura, los aislantes evitan la pérdida de calor.
Los hornos están diseñados con materiales refractarios y aislantes. Mientras que los refractarios son resistentes a la temperatura, los aislantes evitan la pérdida de calor.
Los hornos están formados por materiales que pueden soportar altas temperaturas. Por eso todo horno debe tener materiales refractarios que permitan proteger a las reacciones que se están llevando a cabo y que puedan manejar altas temperaturas. Como es Ecuador ni se dispone de estos materiales, se los debe importar.
Asimismo todo horno debe conformarse de materiales aislantes que no permitan que haya pérdidas de calor. Normalmente, en el interior está la capa de refractario y posteriormente viene la capa aislante.
En la realidad, a pesar de que los hornos son construidos con estos materiales, presentan grandes pérdidas de calor.
Los hornos de lecho fluidizado se dividen a su vez en dos tipos: hornos en suspensión y hornos de lecho fluidizado propiamente dichos. Éstos se diferencian básicamente en la forma de entrada de los gases.
Los hornos que más se utilizan en la industria cementera son los hornos rotativos que, aunque presentan desventajas en el sentido de que no son eficientes y presentan grandes pérdidas de calor, alcanzan temperaturas internas máximas por su capacidad de rotar.
Continuando con el tema de la calcinación, el horno que se emplea en este proceso dependerá de la granulometría de la materia prima. Por ejemplo, si el mineral es caliza gruesa, que corresponde precisamente a una granulometría gruesa, el horno de cuba es el elegido; mientras que para granulometrías mixtas (gruesas y finas), lo ideal es utilizar el horno rotatorio. Finalmente, si el material presenta una granulometría fina se debería emplear el horno de lecho fluidizado.
Criterios para seleccionar un horno
El papel de un horno es favorecer el contacto entre fases, sólido – gas en el caso de la calcinación. Éste es uno de los criterios que se emplean para seleccionar el horno más conveniente en determinado proceso.
Otro de los criterios con los cuales se elige qué horno es el más adecuado para un proceso es el combustible, pues para la reacción se requiere de un reactivo combustible.
Como se vio con el caso del dióxido de carbono, para algunos compuestos la granulometría es una propiedad importante. En función de la granulometría del sistema, se elegirá a uno u otro horno de acuerdo a cómo favorece el contacto. Así, la granulometría es un tercer factor que influye en la selección de un horno.
Un cuarto criterio es la resistencia a la fisión que presentan las paredes del horno. La fisión es la pérdida del material por rozamiento, además de la pérdida de refractario.
También hay que tener la precaución de que no se generen fases corrosivas, sobre todo cuando los productos de la reacción son gases que puede corroer al material.
Un costo energético mínimo también influye. Generalmente, cuando se trabaja con hornos, una de las condiciones es que los gases que salen tengan una temperatura de por lo menos 250 . La temperatura máxima a la que se llega, o se puede llegar, depende de la temperatura adiabática de llama del combustible utilizado.
Se debe procurar que no haya una pérdida de energía a través de las paredes. He aquí la importancia del aislamiento.
Generalmente, cuando se trabaja con combustibles, el oxígeno favorece el proceso de combustión. Por eso es usual que se trabaje con un exceso moderado de aire, y nos referimos a "moderado" porque este exceso implica un gasto de energía inútil para su calentamiento, sobretodo de los compuestos que no participan en el proceso como el nitrógeno.
Por lo tanto, el exceso de aire en combustión es otro factor importante el momento de trabajar con hornos. Usualmente se trabaja con cantidades que van del 5 al 10% de exceso de aire.
Por todos estos factores, es lógico entender que un horno esté continuamente controlado. Dentro de este equipo están instalados sensores que reportan condiciones de presión, temperatura, flujos de aire o flujos de combustibles, entre otros.
Para que un horno se caliente rápidamente se eleva la cantidad de energía suministrada. Regulando el flujo de combustible también se puede definir la velocidad de calentamiento.
En resumen, los criterios de selección son los siguientes:
Granulometría del material
Resistencia a la atrición
Temperatura de calcinación
Contacto de diferentes fases: sólido – líquido – gas
Presencia de fases aglomerantes que eviten fusiones incipientes
Formación de fases corrosivas
Costo energético mínimo, lo que implica una pérdida de energía mínima por las paredes

Consiste de dos cámaras unidas por un conducto. En una de las cámaras se lleva a cabo el proceso de combustión, luego de que han ingresado los combustibles (GLP) y comburentes (oxígeno del aire) necesarios; mientras que en la otra se desarrolla la reacción (calcinación en este caso), luego de que los gases que se generan en la combustión hayan entrado en contacto con los reactivos (el carbonato en el caso de la calcinación). A la cámara de reacción se encuentra acoplado un agitador con el que se mejora la transferencia de calor.
La energía de activación, con la que se completa los elementos necesarios para el proceso de combustión, se obtiene de una pequeña chispa, muy controlada.
Este horno permite trabajar en atmósferas oxidantes y en atmósferas reductoras, que se definen de acuerdo a la cantidad de aire que entra en la cámara de combustión respecto a la cantidad de aire que se necesita estequiométricamente, de la siguiente manera:
Atmósfera Oxidante: La cantidad de aire que entra es mayor a la que se necesita estequiométricamente. En una atmósfera oxidante tienen lugar combustiones completas.
Atmósfera Reductora: La cantidad de aire que entra es menor a la que se necesita estequiométricamente. En una atmósfera reductora se desarrollan combustiones incompletas.
Para poder aplicar estos criterios se ha definido un factor λ que, de acuerdo a su valor, permite definir si una atmósfera es oxidante o reductora. Este factor viene dado por la relación de la cantidad de oxígeno que entra con la cantidad de oxígeno que se necesita estequiométricamente para que se lleve a cabo la reacción con el combustible (GLP).
λ=nOxígeno que entranOxígeno estequiométrico que se necesita
λ>1 Atmósfera oxidante (con exceso de aire)
λ