كربونات الكالسيوم | كربونات الكالسيوم₃

كربونات الكالسيوم هو مركب غير عضوي يحتوي على المواد الكيميائية الصيغة CaCO₃ وهو المكون الرئيسي للحجر الجيري والرخام وما إلى ذلك. مسحوق الكالسيوم عادة ما يكون بلورات بيضاء، عديم الرائحة، غير قابل للذوبان في الماء بشكل أساسي، ويتفاعل بسهولة مع الأحماض لإطلاق ثاني أكسيد الكربون. إنه أحد المواد الشائعة الموجودة على الأرض داخل الصخور مثل الأراجونيت والكالسيت والطباشير والحجر الجيري والرخام والترافرتين وما إلى ذلك. كما أنه مكون رئيسي في عظام أو أصداف بعض الحيوانات. CCC هو أيضًا مادة بناء مهمة ذات استخدامات صناعية مختلفة.

الخصائص الفيزيائية لكربونات الكالسيوم

كربونات الكالسيوم عبارة عن مسحوق بلوري أبيض دقيق للغاية، عديم الطعم والرائحة. له شكلان: غير متبلور وبلوري. يمكن تقسيم البلورات إلى أنظمة بلورات معينية وسداسية (مسحوق الكالسيوم اللامائي عبارة عن بلورات معينية عديمة اللون، ومسحوق الكالسيوم سداسي الهيدرات عبارة عن بلورات أحادية الميل عديمة اللون)، عمودية أو معينة، الكثافة 2.93 جم / سم 3. نقطة الانصهار 1339 درجة مئوية (تم تحلل 825-896.6 درجة مئوية)، نقطة الانصهار 1289 درجة مئوية تحت 10.7 ميجا باسكال. غير قابل للذوبان في الماء تقريبًا، قابل للذوبان في الماء المحتوي على ملح الأمونيوم أو ثلاثي أكسيد الحديد، وغير قابل للذوبان في الكحول.

هيكل كربونات الكالسيوم

البنية البلورية هي نظام بلوري معيني الشكل. يتكون كل جزيء GCC من ذرة كربون واحدة وثلاث ذرات أكسجين، حيث ترتبط كل ذرة أكسجين بأيون كالسيوم. تتكون كربونات الكالسيوم من أيونات الكالسيوم التي تشكل روابط أيونية مع أيونات الكربونات، وتتكون الكربونات داخليًا من روابط تساهمية بين الكربون والأكسجين. من بينها، تنتمي الكربونات إلى التهجين sp2، تحتوي ذرة الكربون المركزية على ثلاثة مدارات ومدار p، وفقًا لنموذج VSEPR، تنتمي إلى جزيء من نوع AY3، ونموذج VSEPR المثالي الخاص بها هو مثلث مستوٍ، وهناك 3 روابط CO في الجزيء على شكل مثلثات مستوية؛ بالإضافة إلى ذلك، لديها أيضًا رابطة pp كبيرة ذات 4 مدارات و6 إلكترونات. في البلورات، يتم ترتيب جزيئات GCC في طبقات موازية للمحورين a و c. تترابط ذرات الأكسجين المستوية بين هذه الطبقات وتشكل شبكة ثلاثية الأبعاد. يمنح هذا الهيكل مسحوق الكالسيوم ثباتًا وصلابة عاليين.

الخواص الكيميائية لكربونات الكالسيوم

1. يتحلل مسحوق الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون عند درجة حرارة تتراوح بين 825 و896.6 درجة مئوية. (الإنتاج الصناعي لثاني أكسيد الكربون):
2. مسحوق الكالسيوم سوف يغلي ويذوب مع الأحماض المخففة (مثل حمض الأسيتيك وحمض الهيدروكلوريك وحمض النيتريك المخفف وما إلى ذلك). كما يطلق التفاعل ثاني أكسيد الكربون في تفاعل طارد للحرارة. على سبيل المثال، ينتج تفاعل حمض الهيدروكلوريك المخفف كلوريد الكالسيوم والماء وثاني أكسيد الكربون (الإنتاج المختبري لثاني أكسيد الكربون):
3. يمر الماء المختلط بكربونات الكالسيوم عبر ثاني أكسيد الكربون الزائد لتكوين محلول بيكربونات الكالسيوم. يتفاعل مسحوق الكالسيوم مع حمض الكربونيك (ماء المطر) لإنتاج بيكربونات الكالسيوم. يمر ثاني أكسيد الكربون إلى ماء الجير العكر، ويختفي البقايا. مبدأ هذه الظاهرة هو:
4. مسحوق الكالسيوم اللامائي (مادة مسحوقة بيضاء، عديمة الرائحة، غير سامة، كربونات الكالسيوم الخفيفة) يتحول إلى كالسيت (نظام بلوري ثلاثي، كربونات الكالسيوم الثقيلة) عند تسخينه إلى 1000 كلفن

وفقًا لطرق إنتاج مسحوق الكالسيوم المختلفة، يمكن تقسيم مسحوق الكالسيوم إلى كربونات الكالسيوم الثقيلة، ومسحوق الكالسيوم الخفيف، وكربونات الكالسيوم الغروية، وكربونات الكالسيوم البلورية. وفقًا لحجم متوسط حجم الجسيمات (د) من مسحوق كربونات الكالسيوم، يمكن تقسيم كربونات الكالسيوم إلى GCC جسيمات (d>5μm)، مسحوق كالسيوم ميكروني (1-5μm)، كربونات الكالسيوم الدقيقة (0.1-1μm)، GCC فائقة الدقة (0.02-0.1μm) مسحوق كالسيوم فائق الدقة (d ≤ 0.02μm). وفقًا لما إذا كان ترتيب الذرات والأيونات المكونة لكربونات الكالسيوم منتظمًا أم لا، يمكن تقسيم مسحوق الكالسيوم إلى مسحوق كالسيوم بلوري ومسحوق كالسيوم غير متبلور. بالإضافة إلى ذلك، هناك مسحوق كالسيوم نانوي، إلخ.

تصنيف كربونات الكالسيوم

كربونات الكالسيوم الثقيلة

يتم إنتاج كربونات الكالسيوم الثقيلة (بيكربونات) عن طريق السحق المباشر للكالسيت الطبيعي والحجر الجيري والطباشير والأصداف وما إلى ذلك، وذلك باستخدام الطرق الميكانيكية (مع مطاحن ريموند أو غيرها من المطاحن ذات الضغط العالي).

كربونات الكالسيوم الخفيفة

كربونات الكالسيوم الخفيفة (المعروفة عمومًا باسم الكالسيوم الخفيف)، والمعروفة أيضًا باسم كربونات الكالسيوم المترسبة، هي الحجر الجيري المحروق ومواد خام أخرى لتوليد الجير (المكون الرئيسي لأكسيد الكالسيوم) وثاني أكسيد الكربون، ثم الماء لهضم الجير لتوليد حليب الجير (المكون الرئيسي لهيدروكسيد الكالسيوم)، ثم ثاني أكسيد الكربون لحليب الجير لتوليد ترسب كربونات الكالسيوم، وأخيرًا عن طريق الجفاف والتجفيف والسحق وإنتاجها. أولاً كربونات الصوديوم ويتم تفاعل تحلل معقد كلوريد الكالسيوم لتوليد رواسب مسحوق الكالسيوم، ومن ثم عن طريق التجفيف والسحق وإنتاجها. 

كربونات الكالسيوم الغروية

كربونات الكالسيوم الغروية، والمعروفة أيضًا باسم مسحوق الكالسيوم المنشط، وكربونات الكالسيوم المعدلة، ومعالجة سطح مسحوق الكالسيوم، وكربونات الكالسيوم الجيلاتينية، أو المنهوا البيضاء، والتي يشار إليها باسم الكالسيوم الحي، هي استخدام معدِّلات السطح لتعديل سطح مسحوق الكالسيوم الخفيف أو كربونات الكالسيوم الثقيلة وإنتاجها. نظرًا لمعدِّل السطح، فإن مسحوق الكالسيوم المعدل له عمومًا تأثير معزز، أي ما يسمى "النشط"، لذلك من المعتاد تعديل كربونات الكالسيوم، والتي تسمى GCC النشط.

ملكيات: كربونات الكالسيوم الغروية عبارة عن مسحوق أبيض ناعم جداً، عديم الرائحة، لا طعم له، جزيئاته تشبه الكرات، بحجم جزيء 0.1 ميكرون أو أقل، وذلك بسبب وجود طبقة من الصابون الدهني الممتز على سطح الجزيئات، لذا فهي تحتوي على أداء التنشيط الغروي هو حشو معزز أبيض ممتاز. يذوب في الماء، ويتحلل بالحمض، ويحترق ليتحول إلى اللون الأسود، ويطلق ثاني أكسيد الكربون ويولد أكسيد الكالسيوم. الثقل النوعي 1.99～2.01.

كربونات الكالسيوم البلورية

تفاعل هيدروكسيد الكالسيوم وحمض الهيدروكلوريك لتوليد كلوريد الكالسيوم، وإزالة اللون بالكربون المنشط، وإزالة الشوائب، بحيث يكون كلوريد الكالسيوم في وجود الأمونيا الغازية مع ثاني أكسيد الكربون الذي هو مسحوق الكالسيوم، ثم بعد التبلور، الفصل، الغسيل، الجفاف، التجفيف، نظام الغربلة.

ملكيات: أبيض نقي، مسحوق بلوري سداسي. حجم محدد 1.2 ~ 1.4 مل / جم. قابل للذوبان في حمض، غير قابل للذوبان تقريبا في الماء.

الاستخدامات: يستخدم في معجون الأسنان والأدوية وغيرها، ويمكن استخدامه أيضًا كعزل حراري ومواد خام كيميائية أخرى.

نانو كربونات الكالسيوم

يبلغ حجم جزيئات كربونات الكالسيوم النانوية (كربونات الكالسيوم فائقة الدقة) 1-100 نانومتر. وهي مادة مسحوقة جديدة تم تطويرها في ثمانينيات القرن العشرين. وهي مادة حشو غير عضوية ممتازة.

يمكنه تحسين أو تغيير صلابة ومتانة وقوة انحناء البلاستيك والراتنجات. يمكنه تحسين تدفق نظام معالجة البلاستيك. إنه يخفض درجة حرارة التلدين. كما أنه يعزز ثبات حجم المنتج ومقاومته للحرارة واللمسة النهائية للسطح.

في أنظمة المطاط NR وBR وSBR، يختلط بسهولة ويتشتت بشكل موحد. يمكنه تليين المطاط وتحسين أداء البثق والسيولة.

تتميز منتجات المطاط بسطح أملس، كما تتمتع بقدرة عالية على الاستطالة والشد والتمزق. كما تتمتع بتشوه دائم صغير ومقاومة جيدة للانحناء. تتميز كربونات الكالسيوم النانوية ببلورات وبنية سطحية فريدة. وهي تختلف عن مسحوق الكالسيوم العادي. ولها حجم كمي كبير وتأثيرات سطحية في الصناعة الكيميائية والتحفيز والبصريات والمغناطيسية والكهرباء. ولكن تميل جسيمات كربونات الكالسيوم النانوية إلى التكتل معًا. كما أن سطحها محب للماء وكاره للزيوت. وهذا يحد من استخدامها في الكائنات الحية.

الاستخدام الصناعي لكربونات الكالسيوم

كربونات الكالسيوم هو الاسم التجاري للحجر الجيري، وهو مورد قيم ومتعدد الاستخدامات. وقد استُخدم الحجر الجيري على نطاق واسع عبر التاريخ. وهو متوفر بكثرة ويسهل الوصول إليه. والحجر الجيري مادة بناء مهمة لها تاريخ طويل في التعدين. وفي الصناعة الحديثة، يعد الحجر الجيري المادة الخام الرئيسية لصنع الأسمنت والجير وكربيد الكالسيوم. كما أنه من المواد الأساسية المستخدمة في صناعة المعادن. ويستخدم الحجر الجيري عالي الجودة، عندما يتم طحنه بدقة فائقة، على نطاق واسع في صناعة منتجات مثل الورق والمطاط والطلاء والطلاءات والمستحضرات الصيدلانية ومستحضرات التجميل والأعلاف. كما يستخدم في الختم والترابط والتلميع. وتُظهر الإحصائيات غير المكتملة نسبة 1:3 لاستخدام الحجر الجيري في الأسمنت والجير والحجر الجيري الخرساني الخرساني الخرساني الخرساني الخرساني الخرساني. والحجر الجيري مورد غير متجدد. ومع التقدم في العلوم والتكنولوجيا النانوية، سوف تنمو استخداماته.

لإنتاج البلاستيك

تستخدم كربونات الكالسيوم على نطاق واسع في تعبئة كلوريد البوليفينيل (PVC)، والبولي إيثيلين (PE)، والبولي بروبيلين (PP)، وأكريليك بوتادين ستايرين كوبوليمر (ABS)، والراتنجات الأخرى. إن إضافة كربونات الكالسيوم له دور في تحسين بعض خصائص المنتجات البلاستيكية لتوسيع تطبيقاتها. في معالجة البلاستيك، يمكنها تقليل انكماش الراتنج، وتحسين أنماط التدفق، والتحكم في اللزوجة. ويمكنه أيضًا لعب الأدوار التالية:
(1) تحسين استقرار حجم المنتجات البلاستيكية؛
(2) تحسين صلابة وصلابة المنتجات البلاستيكية؛
(3) تحسين أداء معالجة البلاستيك؛
(4) تحسين المقاومة للحرارة للمنتجات البلاستيكية؛
(5) تحسين انتشار الضوء للبلاستيك؛
(6) يمكن أن تجعل المنتجات لها بعض الخصائص الخاصة؛
(7) تقليل تكلفة المنتجات البلاستيكية.

تستخدم في صناعة المواد الغذائية

ويمكن استخدامه كمادة مضافة في صناعة المواد الغذائية. على سبيل المثال، يمكن استخدامه في العديد من إضافات الأعلاف، بمحتوى كالسيوم يزيد عن 55.6 بالمائة ولا يحتوي على مكونات ضارة. يمكن استخدامه كمكمل للكالسيوم، ويمكن أن يصل معدل الامتصاص إلى 39%، في المرتبة الثانية بعد فركتات الكالسيوم، القابل للذوبان في حمض المعدة، وقد أصبح الشكل الأكثر جرعة ومكمل الكالسيوم الأكثر استخدامًا.

تستخدم في صناعة البناء

ويمكن استخدامه كمادة خام لمصانع البلاستيك، ومصانع المطاط، ومصانع الدهانات، ومصانع المواد المقاومة للماء، واللوحات الجدارية الداخلية والخارجية. يتميز بخصائص النقاء العالي والبياض العالي وغير سام وغير رائحة وجودة زيت منخفضة الجودة وصلابة منخفضة. يعتبر الرخام أيضًا مادة بناء مهمة لبناء المنازل.

يستخدم في التصنيع الكيميائي

350 شبكة إلى 400 شبكة يمكن تصنيع أدوات التثبيت وأنابيب الصرف والصناعات الكيميائية. درجة البياض أعلى من 93 درجة. يمكن استخدام 400 شبكة إلى 600 شبكة لمعجون الأسنان والصابون. درجة البياض أعلى من 94 درجة. يمكن استخدام 800 شبكة للمطاط والكابلات والبولي فينيل كلوريد؛ درجة البياض أعلى من 94 درجة.

يمكنها أيضًا تصنيع المواد الخام لزجاج النيوديميوم البصري، إلخ.

للمواد الخزفية الدقيقة

يستخدم مسحوق الكالسيوم في تحضير مواد سيراميكية عالية النقاء، مستقرة في درجات الحرارة العالية، عازلة للكهرباء، منخفضة التوصيل الحراري، ذات مسامات دقيقة. ومن الأمثلة على ذلك الموصلات البيضاء، المستخدمة على نطاق واسع في تحضير شمعات الإشعال، والمواد السيراميكية الدقيقة المهمة مثل أشباه الموصلات، والألومينا، وأصباغ المينا.

يستخدم الحشو المعدنية والمواد الكاشطة

كما يستخدم مسحوق الكالسيوم للاستخدام الصناعي كـ المعدنية الحشو والمواد الكاشطة. في إنتاج المواد الكيميائية ومواد البناء، يمكن لكربونات الكالسيوم أن تحل محل بعض المواد الباهظة الثمن مثل خام الرصاص الأبيض والتلك ومسحوق التلك. في المواد الكاشطة، يمكن أن تتفاعل سطح جزيئات كربونات الكالسيوم مع مصفوفة المادة الكاشطة لتعزيز مقاومة التآكل وكفاءة طحن المادة الكاشطة لتحسين كفاءة ومتانة المادة الكاشطة.

للمكملات الغذائية

المكون الرئيسي في أغلب أقراص الكالسيوم المتوفرة في الأسواق هو GCC. يجب تناول مسحوق الكالسيوم مع الوجبات. نظرًا لاحتوائه على حمض الكربونيك، يميل مسحوق الكالسيوم إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون في بيئة حمضية. وهو غير مناسب للأشخاص الذين يعانون من ضعف إفراز حمض المعدة أو أولئك الذين يستخدمون مثبطات حمض المعدة.

معدات إنتاج كربونات الكالسيوم الثقيلة

خط إنتاج طحن وتصنيف كرات كربونات الكالسيوم

أ خط إنتاج طحن وتصنيف كرات كربونات الكالسيوم تنتج مسحوق GCC. تستخدم كل من عمليات الطحن بالكرات والتصنيف الهوائي. يستخدم هذا الإعداد على نطاق واسع في الصناعات التي تحتاج إلى مسحوق الكالسيوم الناعم. وتشمل هذه الصناعات البلاستيك والدهانات والمطاط والأغذية والأدوية.

غالبًا ما تتحد مطاحن الكرات مع المصنفات لتشكيل خط إنتاج. تنتج بشكل أساسي D97، 5 إلى 45 ميكرومتر، مسحوق كربونات الكالسيوم المطحونة الدقيقة والدقيقة للغاية. تستضيف نماذج مختلفة من مطاحن الكرات، كما يختلف إنتاجها. بشكل عام، يتراوح الإنتاج السنوي لمطاحن الكرات بين 10000 طن و200000 طن.

وقد نجحت تكنولوجيتها المتقدمة ومنتجاتها عالية الجودة في كسب ثقة العملاء المتوسطين والراقين.

خط إنتاج مطحنة أسطوانية لكربونات الكالسيوم

كربونات الكالسيوم مطحنة الأسطوانة خط الإنتاج هو نظام مصمم لطحن ومعالجة مسحوق الكالسيوم، وهو معدن صناعي يستخدم على نطاق واسع. يحتوي خط الإنتاج هذا على مكونات وعمليات رئيسية. وهي تضمن إنتاجًا فعالاً وعالي الجودة.

كما يوحي الاسم، تقوم مطحنة الأسطوانة الدقيقة بسحق المواد عن طريق اللف والطحن باستخدام بكرات الحلقة متعددة الطبقات. تُستخدم بشكل أساسي لإنتاج مسحوق فائق الدقة يتراوح حجمه بين 8 و45 ميكرومتر.
تحتوي نماذج مطاحن الأسطوانات الدقيقة الشائعة لدينا على 21 بكرة و28 بكرة و34 بكرة. وكلما زاد عدد بكرات الطحن، زاد إنتاجها.