Tekst źródłowy strony Prażenie (technologia chemiczna)

[[Plik:Evaporating dish.svg|thumb|240px|Prażenie w warunkach laboratoryjnych (A – [[tygiel]], B – trójnóg, C – [[Palnik Bunsena|palnik]])]]
[[Plik:Fotothek df tg 0002793 Bergbau ^ Metallurgie ^ Rösten ^ Blei.jpg|thumb|240px|Wydobycie rud i prażenie (Georg Engelhard von Löhneyß, 1650)]]
[[Plik:LDSatelliteCooler.jpg|thumb|240px|Dwa [[Piec cementowy|piece cementowe]] z [[chłodniki planetarne|chłodnikami planetarnymi]]]]
'''Prażenie''' – ogrzewanie substancji stałych w wysokiej temperaturze, niższej od ich [[temperatura topnienia|temperatury topnienia]], w celu spowodowania przemian fizycznych lub chemicznych.

== Rodzaje procesów prażenia ==
Rozróżnia się prażenie: 
* [[Utlenianie|utleniające]], prowadzone w obecności [[utleniacz]]y, np. tlenu z powietrza
* [[Redukcja (chemia)|redukujące]], prowadzone w obecności reduktorów, np. [[węgiel (pierwiastek)|węgla]], [[tlenek węgla|tlenku węgla]]
* [[piroliza|pirolityczne]], prowadzone w atmosferze [[gaz obojętny|gazu obojętnego]] bez obecności środków redukujących i utleniających
* [[kalcynowanie|kalcynujące]], rozkładające substancję z wydzieleniem różnych gazów, np. kalcynacja [[wodorowęglan sodu|wodorowęglanu sodu]]: 
: 2 {{Chem|NaHCO|3}} → {{Chem|Na|2|CO|3}} + {{Chem|H|2|O}}↑ + {{Chem|CO|2}}↑. 

W chemicznej [[analiza wagowa|analizie wagowej]] i [[analiza elementarna|mikroanalizie]] prażenie osadu, zwykle z udziałem silnych utleniaczy, ma na celu doprowadzenie go do postaci czystego tlenku określonego pierwiastka, na podstawie czego można ustalić zawartość tego pierwiastka w wyjściowej substancji. Na przykład prażenie związków krzemoorganicznych prowadzi się z użyciem [[kwas siarkowy|kwasu siarkowego]], w wyniku czego wszystkie grupy organiczne przyłączone do krzemu przechodzą w tlenki węgla i siarczki, które odparowują, zaś pozostałość stanowi czysta [[krzemionka]]. Znając masę wyjściowego związku i ważąc otrzymaną krzemionkę, można ustalić zawartość krzemu w tym związku.

W dużej skali produkcyjnej proces prażenia stosuje się do przetwarzania [[Surowiec mineralny|surowców mineralnych]] i produktów rolnych i prowadzi w [[Piec przemysłowy|piecach przemysłowych]]. Można tu wymienić{{r|Metalurgia|Leksykon}}:
* przeróbkę węgla kamiennego – [[koksowanie węgla|koksowanie]] i [[wytlewanie węgla|wytlewanie]]
* kalcynowanie [[Wapień|kamienia wapiennego]] w [[Wapiennik (budowla)|wapiennikach]]
* przeróbkę rud metali ([[piryt]]u, [[sfaleryt]]u, [[galman]]u, [[galena|galeny]], [[chalkozyn]]u, [[chalkopiryt]]u) w piecach zwanych prażakami (znajdujących się w prażalniach)
* otrzymywania [[Oleje roślinne|tłuszczów roślinnych]] ze zmiażdżonych nasion [[Rośliny oleiste|roślin oleistych]] w wyniku prażenia z równoczesnym nawilżaniem i mieszaniem (w tak zwanych prażniach)
* otrzymywania [[dekstryny|dekstryn]] z wysuszonego i zakwaszonego [[krochmal]]u.

== Prażenie w metalurgii (przykład) ==
Proces prażenia jest stosowany w metalurgii w różnych etapach złożonego procesu hutniczego, na przykład w czasie operacji wstępnej obróbki surowców mineralnych (rud) oraz w czasie zasadniczego przetwarzania chemicznego.

; Przykłady obróbki wstępnej:
[[Plik:Roasting1.png|thumb|240px|Aparat [[Arthur Dwight|Dwighta]]-[[Richard Lloyd (inżynier)|Lloyda]] do [[spiekanie|prażenia do spieczenia]] (aglomeracji){{r|Kepinski|Zawadzki}}]]
Wstępna obróbka surowców może polegać na prażeniu do spieczenia. Jest to proces nadtapiania powierzchniowej części drobnych ziaren rudy (np. zmielonej w czasie wzbogacania), co powoduje ich zlepianie się w pożądanym stopniu. W hutnictwie aluminium wstępne prażenie [[boksyt]]u powoduje dodatkowo rozkład zawartych w rudzie substancji organicznych, co ułatwia ekstrakcję w [[Proces Bayera|procesie Bayera]]{{r|Kepinski}}.

Nadtapianie bez aglomeracji jest korzystne również w innych procesach produkcyjnych, na przykład w czasie otrzymywania [[Kwas fosforowy|kwasu fosforowego]] metodą ekstrakcyjną (wstępne prażenie [[Fosforyty|fosforytów]] ogranicza przechodzenie do roztworu tlenków żelaza i glinu){{r|Kepinski}}. 

Prażenie wstępne, na przykład prażenie do spieczenia, jest prowadzone za pomocą, między innymi, taśmowych aparatów spiekalnych Dwighta-Lloyda (taśma spiekalnicza). Konstrukcja tych aparatów jest podobna do konstrukcji rusztów łańcuchowych, w których strumień powietrza przepływa w odwróconym kierunku: z góry w dół. Prażony materiał (lub jego mieszanina z paliwem) ulega zapłonowi po szybkim przesunięciu pod palnikiem; po opuszczeniu taśmy jest sortowany na sitach. Frakcja drobna jest zawracana do strefy prażenia{{r|Kepinski|ruszt}}.

; Przykład metalurgii cyny:
[[Plik:Cassiterite-rh3-44a.jpg|thumb|240px|Kryształ [[kasyteryt]]u{{r|Hauck}}]]
Jednym z licznych przykładów zastosowania prażenia w metalurgii jest proces produkcji cyny z rud, w których skład wchodzą tlenki żelaza i innych metali oraz niewielkie ilości [[kasyteryt]]u ({{Chem|SnO|2}}, minerał zawierający 79% cyny). Jednym z etapów złożonego technologicznego procesu uzyskiwania cyny metalicznej jest w tym przypadku chlorowanie koncentratów w temperaturze 900–1000&nbsp;°C i odparowanie chlorków, powstających w wyniku reakcji{{r|cyna}}: 
: {{Chem|SnO|2}} + {{Chem|MCl|2}} + CO = {{Chem|SnCl|2}} + MO + {{Chem|CO|2}} 
: {{Chem|SnO|2}} + {{Chem|Cl|2}} + C = {{Chem|SnCl|2}} + {{Chem|CO|2}} 
: {{Chem|SnO|2}} + 2 HCl + CO = {{Chem|SnCl|2}} + {{Chem|H|2|O}} + {{Chem|CO|2}}
Chlorowanie jest selektywne – [[chlorek żelaza(II)]] w tych warunkach wchodzi w reakcję:
: 4 {{Chem|SnO|2}} + 6 {{Chem|FeCl|2}} = 2 {{Chem|Fe|3|O|4}} + 2 {{Chem|SnCl|2}} + 2 {{Chem|SnCl|4}}
czyli przyspiesza proces uzyskiwania {{Chem|SnCl|2}}.

== Prażenie w technologii kwasu siarkowego ==
Prażenie pirytu ({{Chem|FeS|2}}) i innych siarczków metali, na przykład [[Sfaleryt|blendy cynkowej]] (ZnS), jest procesem umożliwiającym otrzymywanie podstawowego półproduktu w technologii [[Kwas siarkowy|kwasu siarkowego]]: [[Dwutlenek siarki|dwutlenku siarki]]. [[Reakcja egzotermiczna|Reakcje egzotermiczne]] przebiegają w uproszczeniu następująco{{r|Kepinski|Zawadzki}}:
; piryt:
: 4 {{Chem|FeS|2}} + 11 {{Chem|O|2}} ——> 8 {{Chem|SO|2}} + 2 {{Chem|Fe|2|O|3}}
: 3 {{Chem|FeS|2}} + 8 {{Chem|O|2}} ——> 6 {{Chem|SO|2}} + {{Chem|Fe|3|O|4}}
; blenda:
: 2 ZnS + 3 {{Chem|O|2}} ——> 2 {{Chem|SO|2}} + 2 ZnO
{{Grafika rozwinięta
|opis       = '''Piece do prażenia rud siarczkowych (przykłady)'''{{r|Kepinski|Zawadzki}} 
|położenie  = center
|grafika1   = Roasting2.png
|szerokość1 = 250
|alt1       = 1
|opis1      = 
|grafika2   = Trail Smelter in Year 1929.png
|szerokość2 = 250
|alt2       = 2
|opis2      = <u>Powyżej</u><br />Zakład hutniczy w [[Trail (Kanada)|Trail]] (1929), w którym opracowano i zastosowano pierwsze konstrukcje pieców mechanicznych, stosowanych później (po modernizacjach) w prażalniach cynku na [[Górny Śląsk|Górnym Śląsku]]<br /><br /><u>Po lewej</u><br />Piec mechaniczny do prażenia pirytów
|grafika3   = Roasting3.jpg
|szerokość3 = 202
|alt3       = 3
|opis3      = Piec zawiesinowy do prażenia blendy cynkowej{{r|Kepinski|Zawadzki}}:<br /><br />1 – zbiornik ZnS, 2 – suszarnia, 3 – [[Młyn kulowy|młyn]], 4 – separator, 5 – [[Cyklon (separator)|cyklony]], 6 – zbiornik, 7 – pompa Fullera, 8 – dmuchawa, 9 – piec zawiesinowy, 10 – doprażanie blendy, 11 – odprowadzanie blendy prażonej{{r|Kepinski|Zawadzki}}
}}

== Przypisy ==
{{Przypisy|
* <ref name=Metalurgia>{{cytuj książkę |tytuł = Encyklopedia techniki – Metalurgia| wydawca = Wydawnictwo "Śląsk" | miejsce = Katowice| rok = 1978| rozdział = piece, prażak |strony = 461–492, 527 |język = pl}}</ref>
* <ref name=Leksykon>{{cytuj książkę |tytuł ="Leksykon naukowo-techniczny z suplementem" | wydawca = [[Wydawnictwa Naukowo-Techniczne|WNT]] | tom= P-Ż | rozdział = piece | strony = 654-657, 728 | miejsce = Warszawa | rok = 1989 | isbn = 83-204-0969-1}}</ref>
* <ref name="cyna">{{Cytuj stronę | url = http://home.agh.edu.pl/~zmsz/pl/pliki/mmn/MMN_W09_CYNA.pdf | autor = Jan Wypartowicz, Andrzej Łędzki, Paweł Drożdż, Ryszard Stachura | tytuł = Wykład 9: Metalurgia Metali Nieżelaznych > Metalurgia cyny > Prażenie koncentratów | praca = Prezentacja ppt | opublikowany = AGH | strony = 14 | język = pl | data dostępu = 2014-03-04}}</ref>
* <ref name="Hauck">{{Cytuj stronę | url = http://www.irocks.com/minerals/search?SpecimenQuickSearchForm=1&SpecimenSearchForm[query]=Cassiterite&yt2=Go  | tytuł = www.irocks.com - Cassiterite  | praca = Galleries of Fine Minerals for Sale (zdjęcia minerałów na 'The Arkenstone') | opublikowany = old.irocks.com | język = en | data dostępu = 2015-03-02}}</ref>
* <ref name=Kepinski>{{cytuj książkę |tytuł = Technologia chemiczna nieorganiczna | wydawca = PWN | autor = [[Józef Kępiński]] | miejsce = Warszawa | rok = 1964 | rozdział = Siarczki metali i prażenie siarczków metali | strony = 71, 250, 252 |język = pl}}</ref>
* <ref name="Zawadzki">{{cytuj książkę|autor=[[Józef Zawadzki (1886-1951)|Józef Zawadzki]] | tytuł=Technologia chemiczna nieorganiczna, część druga| seria= Biblioteka Techniczna|wydawca=Ministerstwo Przemysłu i Handlu, Departament Szkolnictwa Zawodowego | miejsce=Warszawa |data=1949| strony = 334–367}}</ref>
* <ref name="ruszt">{{Cytuj stronę | url = http://www.polytechnik.com.pl/pl/oferta/komora_spalania.html | tytuł = Palenisko z rusztem ruchomym | praca = Polytechnik, Polska Sp. z o.o. | opublikowany = www.polytechnik.com.pl | język = pl | data dostępu = 2014-03-05}}</ref>
}}

== Linki zewnętrzne ==
* {{Cytuj stronę | url = http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~zmsz/pliki/mez/01_Metalurgia_Ekstrakcyjna_Zelaza.pdf | tytuł = Andrzej Łędzki, Andrzej Michaliszyn, Arkadiusz Klimczyk, „Metalurgia ekstrakcyjna żelaza” | opublikowany = galaxy.uci.agh.edu.pl | archiwum = https://web.archive.org/web/20140305210402/http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~zmsz/pliki/mez/01_Metalurgia_Ekstrakcyjna_Zelaza.pdf | zarchiwizowano = 2014-03-05}} > „Technologia procesu spiekania”, „Spiekanie rud” na: galaxy.uci.agh.edu.pl ([[Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie|AGH]]), data dostępu: 2015-08-08

{{Kontrola autorytatywna}}

[[Kategoria:Inżynieria procesowa]]
[[Kategoria:Chemia analityczna]]