Carbonato de calcio | CaCO₃

El carbonato de calcio es un compuesto inorgánico con la fórmula química CaCO₃ y es el componente principal de la piedra caliza, el mármol, etc. El carbonato de calcio suele ser cristales blancos, inodoros, esencialmente insolubles en agua y reacciona fácilmente con ácidos para liberar dióxido de carbono. Es una de las sustancias comunes que se encuentran en la tierra dentro de rocas como aragonito, calcita, tiza, piedra caliza, mármol, travertino, etc. También es un componente importante de los huesos o caparazones de algunos animales. El carbonato de calcio también es un material de construcción importante con diversos usos industriales.

Propiedades físicas del carbonato de calcio

El carbonato de calcio es un polvo cristalino microfino de color blanco, insípido e inodoro. Tiene dos formas: amorfa y cristalina. Los cristalinos se pueden dividir en sistemas cristalinos romboédricos y hexagonales (el carbonato de calcio anhidro son cristales romboédricos incoloros, el carbonato de calcio hexahidratado son cristales monoclínicos incoloros), columnares o rómbicos, densidad 2,93 g/cm3. punto de fusión 1339 ℃ (se han descompuesto 825-896,6 ℃), el punto de fusión de 1289 ℃ por debajo de 10,7 MPa. Casi insoluble en agua, soluble en agua que contiene sal de amonio o trióxido de hierro e insoluble en alcohol.

Estructura del carbonato de calcio

La estructura cristalina es un sistema cristalino ortorrómbico. Cada molécula de carbonato de calcio consta de un átomo de carbono y tres átomos de oxígeno, donde cada átomo de oxígeno está unido a un ion calcio. El carbonato de calcio está formado por iones de calcio que forman enlaces iónicos con iones de carbonato, y el carbonato está formado internamente por enlaces covalentes carbono-oxígeno. Entre ellos, el carbonato pertenece a la hibridación sp2, el átomo de carbono central tiene tres orbitales y un orbital p, según el modelo VSEPR, pertenece a la molécula tipo AY3, y su modelo ideal VSEPR es un triángulo plano, y hay 3 Enlaces de CO en la molécula en forma de triángulos planos; Además, también tiene un enlace grande pp de 4 orbitales y 6 electrones. En los cristales, las moléculas de carbonato de calcio están dispuestas en capas paralelas a los ejes a y c. Los átomos de oxígeno coplanares interconectan estas capas y forman una malla tridimensional. Esta estructura le da al carbonato de calcio una alta estabilidad y dureza.

Propiedades químicas del carbonato de calcio.

1. El carbonato de calcio se descompone en óxido de calcio y dióxido de carbono a 825-896,6 °C. (Producción industrial de CO₂):
2. El carbonato de calcio y el ácido diluido (como el ácido acético, el ácido clorhídrico, el ácido nítrico diluido, etc.) burbujearán y se disolverán. La reacción también libera dióxido de carbono en una reacción exotérmica. Por ejemplo, una reacción con ácido clorhídrico diluido para producir cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono (producción de CO₂ en laboratorio):
3. El agua mezclada con CaCO3 pasa a través del exceso de dióxido de carbono para formar una solución de bicarbonato de calcio. El carbonato de calcio reacciona con el ácido carbónico (agua de lluvia) para producir bicarbonato de calcio. Pase CO2 a agua de cal turbia y el residuo desaparecerá. El principio de estos fenómenos es:
4. El carbonato de calcio anhidro (sustancia en polvo blanca, inodoro y no tóxica, carbonato de calcio ligero) se transforma en calcita (sistema cristalino tripartito, carbonato de calcio pesado) cuando se calienta a 1000 K.

Según los diferentes métodos de producción de carbonato de calcio, el carbonato de calcio se puede dividir en carbonato de calcio pesado, carbonato de calcio ligero, carbonato de calcio coloidal y carbonato de calcio cristalino. Según el tamaño de partícula promedio (d) del polvo de carbonato de calcio, el carbonato de calcio se puede dividir en carbonato de calcio en partículas (d>5μm), carbonato de calcio micronizado (1-5μm), carbonato de calcio microfino (0,1-1μm), carbonato de calcio ultrafino (0,02-0,1 μm) carbonato de calcio ultrafino (d ≤ 0,02 μm). Según si la disposición de los átomos e iones que componen el carbonato de calcio es regular o no, el carbonato de calcio se puede dividir en carbonato de calcio cristalino y carbonato de calcio amorfo. Además, existen nanocarbonato de calcio, etc.

Clasificación del carbonato de calcio.

Carbonato de calcio pesado

El carbonato de calcio pesado (bicarbonato) se produce triturando directamente calcita natural, piedra caliza, creta, conchas, etc., utilizando métodos mecánicos (con molinos Raymond u otros molinos de alta presión).

Carbonato de calcio ligero

El carbonato de calcio ligero (comúnmente conocido como calcio ligero), también conocido como carbonato de calcio precipitado, es piedra caliza calcinada y otras materias primas para generar cal (el componente principal del óxido de calcio) y dióxido de carbono, y luego agua para digerir la cal y generar leche. de cal (principal componente del hidróxido de calcio), y luego por carbonatación con dióxido de carbono de la lechada de cal para generar precipitación de carbonato de calcio, y finalmente por deshidratación, secado y trituración y producción. Primera reacción de descomposición del complejo de carbonato de sodio y cloruro de calcio para generar sedimento de carbonato de calcio, y luego por deshidratación, secado y trituración y producción. 

Carbonato de calcio coloidal

El carbonato de calcio coloidal, también conocido como carbonato de calcio activado, carbonato de calcio modificado, tratamiento superficial de carbonato de calcio, carbonato de calcio gelatinoso o manhua blanco, conocido como calcio vivo, es el uso de modificadores de superficie para aligerar la superficie del carbonato de calcio o carbonato de calcio pesado. modificación y producción. Debido al modificador de superficie, el carbonato de calcio modificado generalmente tiene un efecto reforzante, es decir, el llamado "activo", por lo que es habitual modificar el carbonato de calcio, que se denomina carbonato de calcio activo.

Propiedades: El carbonato de calcio coloidal es un polvo blanco muy fino, inodoro, insípido, las partículas son similares a esferas, con un tamaño de partícula de 0.1um o menos, debido a una capa de jabón graso adsorbida en la superficie de las partículas, por lo que tiene un El rendimiento de activación coloidal es un excelente relleno de refuerzo blanco. Disuelto en agua, descompuesto por ácido, quemado hasta quedar negro, libera dióxido de carbono y genera óxido de calcio. Gravedad específica 1,99~2,01.

Carbonato de calcio cristalino

Reacción de hidróxido de calcio y ácido clorhídrico para generar cloruro de calcio, decoloración con carbón activado y eliminación de impurezas, de modo que el cloruro de calcio en presencia de amoníaco carbona con dióxido de carbono que es carbonato de calcio, y luego después de la cristalización, separación, lavado, deshidratación. Sistema de secado y cribado.

Propiedades: polvo cristalino hexagonal, blanco puro. Volumen específico 1,2~1,4ml/g. Soluble en ácido, casi insoluble en agua.

Usos: Se utiliza en pasta de dientes, medicinas, etc. También se puede utilizar como aislamiento térmico y otras materias primas químicas.

Nanocarbonato de calcio

El nanocarbonato de calcio (carbonato de calcio ultrafino), con un tamaño de partícula de entre 1 y 100 nm, es un material en polvo desarrollado recientemente en la década de 1980. Es un excelente relleno inorgánico. Utilizado en plásticos y afinidad de resina, puede aumentar o ajustar efectivamente la rigidez, dureza y resistencia a la flexión del material, y puede mejorar las propiedades reológicas del sistema de procesamiento de plástico, reducir la temperatura de plastificación, mejorar la estabilidad del tamaño del producto y la resistencia al calor. y acabado superficial; en NR, BR, SBR y otros sistemas de caucho, son fáciles de mezclar, se dispersan uniformemente y pueden suavizar el caucho, pero también mejorar el rendimiento del proceso de extrusión y el modelo de fluidez. Los productos de caucho tienen una superficie lisa, gran alargamiento, alta resistencia a la tracción, pequeña deformación permanente, buena resistencia a la flexión, resistencia al desgarro y otras características. El nanocarbonato de calcio tiene una estructura electrónica de superficie y cristal especial en comparación con el carbonato de calcio ordinario. Tiene un excelente efecto de tamaño cuántico y efecto de superficie en la industria química, catálisis, óptica, magnetismo, electricidad y otros campos de aplicación. Sin embargo, las nanopartículas de carbonato de calcio son propensas a la agregación y tienen una superficie hidrofílica y oleofóbica, lo que limita su aplicación en organismos.

Uso industrial del carbonato de calcio.

Carbonato de calcio es el nombre comercial de la piedra caliza, un recurso extremadamente versátil y valioso como materia prima mineral. La piedra caliza ha sido muy utilizada en la historia de la civilización humana por su amplia distribución en la naturaleza y su fácil accesibilidad. Como importante material de construcción que tiene una larga historia de minería, en la industria moderna, la piedra caliza es la principal materia prima para la fabricación de cemento, cal y carburo de calcio; Es una frita indispensable en la industria metalúrgica, piedra caliza de alta calidad mediante molienda ultrafina, se usa ampliamente en papel, caucho, pintura, recubrimientos, productos farmacéuticos, cosméticos, alimentación, sellado, unión, pulido y otros productos en la fabricación. . Según estadísticas incompletas, la producción de cemento de piedra caliza y piedra de construcción, la producción de cal, el fundente metalúrgico y el consumo de carbonato de calcio ultrafino de piedra caliza son de 1:3. La piedra caliza es un recurso no renovable; con el progreso continuo de la ciencia y la tecnología y el desarrollo de la nanotecnología, las aplicaciones de la piedra caliza se ampliarán aún más.

Para la producción de plásticos

El carbonato de calcio se usa ampliamente para rellenar cloruro de polivinilo (PVC), polietileno (PE), polipropileno (PP), copolímero acrílico de butadieno-estireno (ABS) y otras resinas. La adición de carbonato de calcio contribuye a mejorar determinadas propiedades de los productos plásticos para ampliar sus aplicaciones. En el procesamiento de plásticos, pueden reducir la contracción de la resina, mejorar los patrones de flujo y controlar la viscosidad. También puede desempeñar las siguientes funciones:
(1) Mejorar la estabilidad del tamaño de los productos plásticos;
(2) Mejorar la dureza y rigidez de los productos plásticos;
(3) Mejorar el rendimiento del procesamiento de plástico;
(4) Mejorar la resistencia al calor de los productos plásticos;
(5) Mejorar la difusión de la luz del plástico;
(6) Puede hacer que los productos tengan algunas propiedades especiales;
(7) Reducir el costo de los productos plásticos.

Utilizado en la industria alimentaria.

Puede utilizarse como aditivo en la industria alimentaria. Por ejemplo, se puede utilizar en diversos aditivos alimentarios, con un contenido de calcio superior al 55,6 por ciento y sin componentes nocivos. Se puede utilizar como suplemento de calcio y la tasa de absorción puede alcanzar 39%, solo superada por el fructato de calcio, soluble en ácido gástrico, y se ha convertido en la forma de dosificación y el suplemento de calcio más utilizado.

Utilizado en la industria de la construcción.

Puede utilizarse como materia prima para fábricas de plástico, fábricas de caucho, fábricas de pintura, fábricas de materiales impermeables y pinturas murales internas y externas. Tiene las características de alta pureza, alta blancura, no tóxico, sin olor, baja calidad de aceite fino y baja dureza. El mármol también es un material de construcción importante para la construcción de viviendas.

Utilizado en la fabricación de productos químicos.

De malla 350 a malla 400 se pueden fabricar sujetadores, bajantes e industrias químicas. La blancura está por encima de los 93 grados. Se pueden utilizar mallas de 400 a 600 para pasta de dientes y jabón. La blancura está por encima de los 94 grados. La malla 800 se puede utilizar para caucho, cables y PVC; la blancura está por encima de los 94 grados.

También puede fabricar materias primas para vidrio óptico de neodimio, etc.

Para materiales cerámicos finos

El carbonato de calcio prepara materiales cerámicos microporosos, dieléctricos, de baja conductividad térmica y de alta pureza, estables a altas temperaturas. Los ejemplos incluyen conductores blancos, ampliamente utilizados en la preparación de bujías, e importantes materiales cerámicos finos como semiconductores, alúmina y pigmentos de esmalte.

Usos Cargas minerales y abrasivos

El carbonato de calcio para uso industrial también se utiliza como carga mineral y abrasivo. En la producción de materiales químicos y de construcción, el carbonato de calcio puede reemplazar algunos materiales costosos como el mineral de plomo, el talco y el polvo de talco. En los abrasivos, la superficie de las partículas de carbonato de calcio puede interactuar con la matriz abrasiva para mejorar la resistencia a la abrasión y la eficiencia de molienda del abrasivo para mejorar la eficiencia y durabilidad del abrasivo.

Para suplementos nutricionales

El ingrediente principal de la mayoría de las tabletas de calcio del mercado es el carbonato de calcio. El carbonato de calcio debe tomarse con las comidas. Debido a su contenido de ácido carbónico, el carbonato de calcio tiende a producir dióxido de carbono en un ambiente ácido. No es adecuado para personas con poca secreción de ácido gástrico o aquellas que usan inhibidores del ácido gástrico.

Equipo de producción de carbonato de calcio pesado