كربونات الكالسيوم | كربونات الكالسيوم₃

كربونات الكالسيوم مركب غير عضوي له الصيغة الكيميائية CaCO₃ وهو المكون الرئيسي للحجر الجيري والرخام وما إلى ذلك. كربونات الكالسيوم عادة ما تكون بلورات بيضاء، عديمة الرائحة، وغير قابلة للذوبان في الماء بشكل أساسي، وتتفاعل بسهولة مع الأحماض لإطلاق ثاني أكسيد الكربون. وهي إحدى المواد الشائعة الموجودة على الأرض داخل الصخور مثل الأراغونيت والكالسيت والطباشير والحجر الجيري والرخام والحجر الجيري وغيرها. كما أنها مكون رئيسي في عظام أو أصداف بعض الحيوانات. تعتبر كربونات الكالسيوم أيضًا مادة بناء مهمة ذات استخدامات صناعية مختلفة.

الخصائص الفيزيائية لكربونات الكالسيوم

كربونات الكالسيوم عبارة عن مسحوق بلوري أبيض دقيق، لا طعم له ولا رائحة. لها شكلين: غير متبلور وبلوري. يمكن تقسيم البلورات إلى أنظمة بلورية معينة السطوح و سداسية (كربونات الكالسيوم اللامائية هي بلورات معينية الشكل عديمة اللون، كربونات الكالسيوم السداسية هي بلورات أحادية اللون عديمة اللون)، عمودي أو معيني، كثافة 2.93 جم / سم 3. نقطة الانصهار 1339 ° (825-896.6 ° متحللة)، نقطة الانصهار 1289 ° تحت 10.7MPa. غير قابل للذوبان تقريبًا في الماء، وقابل للذوبان في الماء المحتوي على ملح الأمونيوم أو ثالث أكسيد الحديد، وغير قابل للذوبان في الكحول.

هيكل كربونات الكالسيوم

التركيب البلوري هو نظام بلوري معيني تقويمي. يتكون كل جزيء من كربونات الكالسيوم 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 داخلياً من روابط تساهمية بين الكربون والأكسجين. من بينها، تنتمي الكربونات إلى تهجين sp2، وذرة الكربون المركزية لها ثلاثة مدارات ومدار p، وفقًا لنموذج VSEPR، ينتمي إلى جزيء من النوع AY3، ونموذجه المثالي VSEPR هو مثلث مستو، وهناك 3 روابط ثاني أكسيد الكربون في الجزيء على شكل مثلثات مستوية؛ بالإضافة إلى ذلك، فهو يحتوي أيضًا على رابطة كبيرة ذات 4 مدارات و6 إلكترونات. في البلورات، يتم ترتيب جزيئات كربونات الكالسيوم في طبقات موازية للمحورين a و c. تربط ذرات الأكسجين المستوي هذه الطبقات وتشكل شبكة ثلاثية الأبعاد. يمنح هذا الهيكل كربونات الكالسيوم ثباتًا وصلابة عالية.

الخواص الكيميائية لكربونات الكالسيوم

1. تتحلل كربونات الكالسيوم إلى أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون عند درجة حرارة 825-896.6 درجة مئوية. (الإنتاج الصناعي لثاني أكسيد الكربون):
2. كربونات الكالسيوم والحمض المخفف (مثل حمض الأسيتيك، وحمض الهيدروكلوريك، وحمض النيتريك المخفف، وما إلى ذلك) يغليان ويذوبان. يطلق التفاعل أيضًا ثاني أكسيد الكربون في تفاعل طارد للحرارة. على سبيل المثال، تفاعل حمض الهيدروكلوريك المخفف لإنتاج كلوريد الكالسيوم والماء وثاني أكسيد الكربون (الإنتاج المعملي لثاني أكسيد الكربون):
3. يمر الماء الممزوج بـ CaCO3 عبر ثاني أكسيد الكربون الزائد لتكوين محلول بيكربونات الكالسيوم. تتفاعل كربونات الكالسيوم مع حمض الكربونيك (مياه الأمطار) لإنتاج بيكربونات الكالسيوم. قم بتمرير ثاني أكسيد الكربون إلى ماء الجير العكر، وستختفي البقايا. مبدأ هذه الظواهر هو:
4. تتحول كربونات الكالسيوم اللامائية (مادة مسحوقية بيضاء، عديمة الرائحة، غير سامة، كربونات الكالسيوم الخفيفة) إلى كالسيت (نظام بلوري ثلاثي، كربونات الكالسيوم الثقيلة) عند تسخينها إلى 1000 كلفن

وفقا لطرق إنتاج كربونات الكالسيوم المختلفة، يمكن تقسيم كربونات الكالسيوم إلى كربونات الكالسيوم الثقيلة، وكربونات الكالسيوم الخفيفة، وكربونات الكالسيوم الغروية، وكربونات الكالسيوم البلورية. وفقًا لحجم متوسط حجم الجسيمات (د) لمسحوق كربونات الكالسيوم، يمكن تقسيم كربونات الكالسيوم إلى كربونات الكالسيوم الجسيمية (d> 5μm)، وكربونات الكالسيوم الدقيقة (1-5μm)، وكربونات الكالسيوم الدقيقة (0.1-1μm)، كربونات الكالسيوم متناهية الصغر (0.02-0.1μm) كربونات الكالسيوم متناهية الصغر (d ≥ 0.02μm). وفقًا لما إذا كان ترتيب الذرات والأيونات المكونة لكربونات الكالسيوم منتظمًا أم لا، يمكن تقسيم كربونات الكالسيوم إلى كربونات الكالسيوم البلورية وكربونات الكالسيوم غير المتبلورة. وبالإضافة إلى ذلك، هناك كربونات الكالسيوم النانوية، الخ.

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 باسم الكالسيوم الخفيف)، والمعروفة أيضًا باسم كربونات الكالسيوم المترسبة، عبارة عن حجر جيري مكلس ومواد خام أخرى لتوليد الجير (المكون الرئيسي لأكسيد الكالسيوم) وثاني أكسيد الكربون، ثم الماء لهضم الجير لإنتاج الحليب. من الجير (المكون الرئيسي لهيدروكسيد الكالسيوم)، ومن ثم كربنة حليب الجير بثاني أكسيد الكربون لتوليد ترسيب كربونات الكالسيوم، وأخيراً عن طريق التجفيف والتجفيف والسحق والإنتاج. أول تفاعل تحلل معقد لكربونات الصوديوم وكلوريد الكالسيوم لتوليد رواسب كربونات الكالسيوم، ومن ثم عن طريق الجفاف والتجفيف والسحق والإنتاج. 

كربونات الكالسيوم الغروية

كربونات الكالسيوم الغروية، والمعروفة أيضًا باسم كربونات الكالسيوم المنشط، أو كربونات الكالسيوم المعدلة، أو المعالجة السطحية لكربونات الكالسيوم، أو كربونات الكالسيوم الجيلاتينية، أو المانهوا الأبيض، والتي يشار إليها باسم الكالسيوم الحي، هي استخدام المعدلات السطحية لإضاءة كربونات الكالسيوم أو سطح كربونات الكالسيوم الثقيل. تعديل وإنتاج. بسبب معدل السطح، فإن كربونات الكالسيوم المعدلة بشكل عام لها تأثير معزز، أي ما يسمى "النشط"، لذلك من المعتاد تعديل كربونات الكالسيوم، والتي تسمى كربونات الكالسيوم النشطة.

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 لون الكربون المنشط، وإزالة الشوائب، بحيث يتكربن كلوريد الكالسيوم في وجود الأمونيا مع ثاني أكسيد الكربون الذي هو كربونات الكالسيوم، ثم بعد التبلور والفصل والغسيل والجفاف، نظام التجفيف والفحص.

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

نانو كربونات الكالسيوم (كربونات الكالسيوم متناهية الصغر) حجم الجسيمات بين 1-100 نانومتر، هي مادة مسحوقية تم تطويرها حديثًا في الثمانينيات. إنه حشو غير عضوي ممتاز. يستخدم في تقارب البلاستيك والراتنج، ويمكنه زيادة أو ضبط صلابة المواد والمتانة وقوة الانحناء بشكل فعال، ويمكنه تحسين الخصائص الريولوجية لنظام معالجة البلاستيك، وتقليل درجة حرارة التلدين، وتحسين استقرار حجم المنتج، ومقاومة الحرارة. والانتهاء من السطح. في NR، BR، SBR وأنظمة المطاط الأخرى، من السهل خلطها وتشتيتها بشكل موحد ويمكن أن تجعل المطاط ناعمًا، ولكنها تعمل أيضًا على تحسين أداء عملية البثق ونموذج السيولة. تتميز المنتجات المطاطية بسطح أملس، واستطالة كبيرة، وقوة شد عالية، وتشوه دائم صغير، ومقاومة جيدة للانحناء، وقوة تمزق، وخصائص أخرى. تتمتع كربونات الكالسيوم النانوية ببنية إلكترونية بلورية وسطحية خاصة مقارنة بكربونات الكالسيوم العادية. له تأثير حجم كمي ممتاز وتأثير سطحي في الصناعة الكيميائية، والحفز الكيميائي، والبصريات، والمغناطيسية، والكهرباء، وغيرها من مجالات التطبيق. ومع ذلك، فإن جسيمات كربونات الكالسيوم النانوية عرضة للتجمع ولها سطح محب للماء وكاره للزيوت، مما يحد من تطبيقها في الكائنات الحية.

الاستخدام الصناعي لكربونات الكالسيوم

كربونات الكالسيوم هو الاسم التجاري لموارد الحجر الجيري متعددة الاستخدامات والقيمة للغاية باعتبارها مادة خام معدنية. لقد تم استخدام الحجر الجيري على نطاق واسع في تاريخ الحضارة الإنسانية لتوزيعه الواسع في الطبيعة وسهولة الوصول إليه. باعتباره مادة بناء مهمة لها تاريخ طويل من التعدين، في الصناعة الحديثة، يعد الحجر الجيري المادة الخام الرئيسية لصناعة الأسمنت والجير وكربيد الكالسيوم؛ إنها مادة تزجيج لا غنى عنها في الصناعة المعدنية، والحجر الجيري عالي الجودة عن طريق الطحن الدقيق للغاية، ويستخدم على نطاق واسع في الورق، والمطاط، والطلاء، والطلاءات، والأدوية، ومستحضرات التجميل، والأعلاف، والختم، والربط، والتلميع، وغيرها من المنتجات في التصنيع. . وفقا لإحصاءات غير كاملة، وإنتاج الأسمنت من الحجر الجيري وحجر البناء، وإنتاج الجير، والتدفق المعدني، واستهلاك كربونات الكالسيوم متناهية الصغر من نسبة الحجر الجيري 1:3. الحجر الجيري هو مورد غير متجدد، مع التقدم المستمر للعلوم والتكنولوجيا وتطوير تكنولوجيا النانو، سيتم توسيع تطبيقات الحجر الجيري بشكل أكبر.

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 أن تصنع المثبتات، الأنابيب السفلية، والصناعات الكيميائية. البياض فوق 93 درجة. يمكن استخدام 400 شبكة إلى 600 شبكة لمعجون الأسنان والصابون. البياض فوق 94 درجة. يمكن استخدام 800 شبكة للمطاط والكابلات والـ PVC؛ البياض فوق 94 درجة.

يمكنها أيضًا تصنيع المواد الخام لزجاج النيوديميوم البصري، إلخ.

للمواد الخزفية الدقيقة

تعمل كربونات الكالسيوم على تحضير مواد خزفية مستقرة وعازلة للحرارة ومنخفضة الحرارة ومسامية للغاية ونقية للغاية. تشمل الأمثلة الموصلات البيضاء، المستخدمة على نطاق واسع في تحضير شمعات الإشعال، والمواد الخزفية الدقيقة المهمة مثل أشباه الموصلات، والألومينا، وأصباغ المينا.

يستخدم الحشو المعدنية والمواد الكاشطة

كما تستخدم كربونات الكالسيوم للاستخدام الصناعي كمواد حشو معدنية وكشط. في إنتاج المواد الكيميائية ومواد البناء، يمكن لكربونات الكالسيوم أن تحل محل بعض المواد باهظة الثمن مثل خام الرصاص الأبيض، التلك، ومسحوق التلك. في المواد الكاشطة، يمكن أن يتفاعل سطح جسيمات كربونات الكالسيوم مع المادة الكاشطة لتعزيز مقاومة التآكل وكفاءة طحن المادة الكاشطة لتحسين كفاءة ومتانة المادة الكاشطة.

للمكملات الغذائية

المكون الرئيسي في معظم أقراص الكالسيوم المتوفرة في السوق هو كربونات الكالسيوم. يجب تناول كربونات الكالسيوم مع الوجبات. بسبب محتواها من حمض الكربونيك، تميل كربونات 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