Calciumcarbonaat | CaCO₃

Calciumcarbonaat is een anorganische verbinding met de chemische formule CaCO₃ en is het hoofdbestanddeel van kalksteen, marmer, enz. Calciumcarbonaat is meestal witte kristallen, geurloos, in wezen onoplosbaar in water en reageert gemakkelijk met zuren om kooldioxide vrij te geven. Het is een van de meest voorkomende stoffen die op aarde voorkomen in gesteenten zoals aragoniet, calciet, krijt, kalksteen, marmer, travertijn, enz. Het is ook een belangrijk onderdeel van de botten of schelpen van sommige dieren. Calciumcarbonaat is ook een belangrijk bouwmateriaal met verschillende industriële toepassingen.

Fysische eigenschappen van calciumcarbonaat

Calciumcarbonaat is een wit microfijn kristallijn poeder, smaak- en geurloos. Het heeft twee vormen: amorf en kristallijn. Kristallijn kan worden onderverdeeld in rhomboëdrische en hexagonale kristalsystemen (watervrij calciumcarbonaat is kleurloze rhomboëdrische kristallen, hexahydraat calciumcarbonaat is kleurloze monokliene kristallen), kolomvormig of ruitvormig, dichtheid 2,93 g/cm3. smeltpunt 1339 ℃ (825-896,6 ℃ is ontleed), het smeltpunt van 1289 ℃ onder 10,7 MPa. Bijna onoplosbaar in water, oplosbaar in water dat ammoniumzout of ijzertrioxide bevat, en onoplosbaar in alcohol.

Calciumcarbonaatstructuur

De kristalstructuur is een orthorhombisch kristalsysteem. Elk calciumcarbonaatmolecuul bestaat uit één koolstofatoom en drie zuurstofatomen, waarbij elk zuurstofatoom aan een calciumion is gebonden. Calciumcarbonaat bestaat uit calciumionen die ionische bindingen vormen met carbonaationen, en carbonaat bestaat intern uit covalente koolstof-zuurstofbindingen. Onder hen behoort carbonaat tot sp2-hybridisatie, het centrale koolstofatoom heeft drie orbitalen en een p-orbitaal behoort volgens het VSEPR-model tot het AY3-type molecuul, en het ideale VSEPR-model is een vlakke driehoek, en er zijn er 3 CO-bindingen in het molecuul in de vorm van vlakke driehoeken; bovendien heeft het ook een grote binding met 4 orbitale en 6 elektronen pp. In kristallen zijn calciumcarbonaatmoleculen gerangschikt in lagen evenwijdig aan de a- en c-assen. Coplanaire zuurstofatomen verbinden deze lagen met elkaar en vormen een driedimensionaal gaas. Deze structuur geeft calciumcarbonaat een hoge stabiliteit en hardheid.

Chemische eigenschappen van calciumcarbonaat

Calciumcarbonaat ontleedt in calciumoxide en kooldioxide bij 825-896,6 °C. (Industriële productie van CO₂):
Calciumcarbonaat zal en verdund zuur (zoals azijnzuur, zoutzuur, verdund salpeterzuur, enz.) koken en oplossen. Bij de reactie komt ook kooldioxide vrij in een exotherme reactie. Verdun bijvoorbeeld de zoutzuurreactie om calciumchloride, water en koolstofdioxide te produceren (laboratoriumproductie van CO₂):
Water gemengd met CaCO3 passeert overtollig kooldioxide en vormt een calciumbicarbonaatoplossing. Calciumcarbonaat reageert met koolzuur (regenwater) om calciumbicarbonaat te produceren. Geef CO2 door aan troebel kalkwater en het residu verdwijnt. Het principe van deze verschijnselen is:
Watervrij calciumcarbonaat (witte, geurloze, niet-giftige poederachtige substantie, licht calciumcarbonaat) wordt bij verhitting tot 1000 K omgezet in calciet (tripartiet kristalsysteem, zwaar calciumcarbonaat).

Volgens de verschillende productiemethoden van calciumcarbonaat kan calciumcarbonaat worden onderverdeeld in zwaar calciumcarbonaat, licht calciumcarbonaat, colloïdaal calciumcarbonaat en kristallijn calciumcarbonaat. Afhankelijk van de grootte van de gemiddelde deeltjesgrootte (d) van calciumcarbonaatpoeder, kan calciumcarbonaat worden verdeeld in deeltjesvormig calciumcarbonaat (d>5 μm), gemicroniseerd calciumcarbonaat (1-5 μm), microfijn calciumcarbonaat (0,1-1 μm), ultrafijn calciumcarbonaat (0,02-0,1μm) ultrafijn calciumcarbonaat (d ≤ 0,02μm). Afhankelijk van het feit of de rangschikking van atomen en ionen waaruit calciumcarbonaat bestaat regelmatig is of niet, kan calciumcarbonaat worden onderverdeeld in kristallijn calciumcarbonaat en amorf calciumcarbonaat. Daarnaast zijn er nano-calciumcarbonaat, enz.

Classificatie van calciumcarbonaat

Zwaar calciumcarbonaat

Zwaar calciumcarbonaat (bicarbonaat) wordt geproduceerd door natuurlijk calciet, kalksteen, krijt, schelpen enz. rechtstreeks te vermalen met behulp van mechanische methoden (met Raymond-molens of andere hogedrukmolens).

Licht calciumcarbonaat

Licht calciumcarbonaat (algemeen bekend als licht calcium), ook bekend als neergeslagen calciumcarbonaat, is gecalcineerde kalksteen en andere grondstoffen om kalk (het hoofdbestanddeel van calciumoxide) en kooldioxide te genereren, en vervolgens water om de kalk te verteren om melk te genereren kalk (het hoofdbestanddeel van calciumhydroxide), en vervolgens kooldioxide-carbonatatie van de kalkmelk om calciumcarbonaatprecipitatie te genereren, en ten slotte door uitdroging, drogen en pletten en geproduceerd. Eerste natriumcarbonaat- en calciumchloridecomplex-ontledingsreactie om calciumcarbonaatsediment te genereren, en vervolgens door uitdroging, drogen en pletten en geproduceerd.

Colloïdaal calciumcarbonaat

Colloïdaal calciumcarbonaat, ook bekend als geactiveerd calciumcarbonaat, gemodificeerd calciumcarbonaat, oppervlaktebehandeling van calciumcarbonaat, gelatineus calciumcarbonaat of witte manhua, ook wel levend calcium genoemd, is het gebruik van oppervlaktemodificatoren om het oppervlak van calciumcarbonaat of zwaar calciumcarbonaat te verlichten modificatie en geproduceerd. Vanwege de oppervlaktemodificator heeft gemodificeerd calciumcarbonaat over het algemeen een versterkend effect, dat wil zeggen het zogenaamde “actieve”, daarom is het gebruikelijk om het calciumcarbonaat te modificeren, dat actief calciumcarbonaat wordt genoemd.

Eigenschappen: Colloïdaal calciumcarbonaat is een zeer fijn wit poeder, geurloos, smaakloos, de deeltjes lijken op bollen, met een deeltjesgrootte van 0,1um of minder, vanwege een laag vetzeep geadsorbeerd op het oppervlak van de deeltjes, dus het heeft een colloïdale activeringsprestaties zijn een uitstekend wit versterkend vulmiddel. Opgelost in water, ontleed door zuur, verbrand tot zwart verbrand, laat kooldioxide vrij en genereert calciumoxide. Soortelijk gewicht 1,99~2,01.

Kristallijn calciumcarbonaat

Calciumhydroxide en zoutzuurreactie om calciumchloride te genereren, ontkleuring van actieve kool en verwijdering van onzuiverheden, zodat het calciumchloride in aanwezigheid van ammoniak koolzuurhoudend is met kooldioxide dat calciumcarbonaat is, en vervolgens na kristallisatie, scheiding, wassen, uitdroging, drogen, zeefsysteem.

Eigenschappen: zuiver wit, hexagonaal kristallijn poeder. Specifiek volume 1,2 ~ 1,4 ml/g. Oplosbaar in zuur, vrijwel onoplosbaar in water.

Toepassingen: Gebruikt in tandpasta, medicijnen, enz. Het kan ook worden gebruikt als thermische isolatie en andere chemische grondstoffen.

Nano-calciumcarbonaat

Nano-calciumcarbonaat (ultrafijn calciumcarbonaat) deeltjesgrootte tussen 1-100 nm, is een nieuw ontwikkeld poedermateriaal in de jaren tachtig. Het is een uitstekend anorganisch vulmiddel. Gebruikt in kunststoffen en harsaffiniteit, kan het de materiaalstijfheid, taaiheid en buigsterkte effectief verhogen of aanpassen, en kan het de reologische eigenschappen van het kunststofverwerkingssysteem verbeteren, de weekmakertemperatuur verlagen, de stabiliteit van de productgrootte verbeteren, hittebestendigheid en oppervlakteafwerking; in de NR-, BR-, SBR- en andere rubbersystemen, gemakkelijk te mengen, gelijkmatig te verspreiden en het rubber zacht te maken, maar ook de prestaties van het extrusieproces en het model van vloeibaarheid te verbeteren. Rubberproducten hebben een glad oppervlak, grote rek, hoge treksterkte, kleine permanente vervorming, goede buigweerstand, scheursterkte en andere kenmerken. Nano-calciumcarbonaat heeft een speciale kristal- en oppervlakte-elektronische structuur in vergelijking met gewoon calciumcarbonaat. Het heeft een uitstekend kwantumgrootte-effect en oppervlakte-effect in de chemische industrie, katalyse, optica, magnetisme, elektriciteit en andere toepassingsgebieden. Calciumcarbonaatnanodeeltjes zijn echter gevoelig voor aggregatie en hebben een hydrofiel en oleofoob oppervlak, wat hun toepassing in organismen beperkt.

Industrieel gebruik van calciumcarbonaat

Calciumcarbonaat is de handelsnaam voor de uiterst veelzijdige en waardevolle grondstof kalksteen als minerale grondstof. Kalksteen is in de geschiedenis van de menselijke beschaving op grote schaal gebruikt vanwege de brede verspreiding ervan in de natuur en de gemakkelijke bereikbaarheid. Als belangrijk bouwmateriaal met een lange mijnbouwgeschiedenis is kalksteen in de moderne industrie de belangrijkste grondstof voor de vervaardiging van cement, kalk en calciumcarbide; het is een onmisbare frit in de metallurgische industrie, hoogwaardige kalksteen door ultrafijn slijpen, wordt veel gebruikt in papier, rubber, verf, coatings, farmaceutische producten, cosmetica, voeding, afdichting, lijmen, polijsten en andere producten bij de vervaardiging . Volgens onvolledige statistieken is de cementproductie van kalksteen en bouwsteen, de kalkproductie, de metallurgische flux en het ultrafijne calciumcarbonaatverbruik van kalksteen een verhouding van 1:3. Kalksteen is een niet-hernieuwbare hulpbron. Door de voortdurende vooruitgang van wetenschap en technologie en de ontwikkeling van nanotechnologie zullen de toepassingen van kalksteen verder worden uitgebreid.

Voor de productie van kunststoffen

Calciumcarbonaat wordt veel gebruikt bij het vullen van polyvinylchloride (PVC), polyethyleen (PE), polypropyleen (PP), acrylbutadieen-styreencopolymeer (ABS) en andere harsen. De toevoeging van calciumcarbonaat speelt een rol bij het verbeteren van bepaalde kunststofproducteigenschappen om hun toepassingen uit te breiden. Bij de verwerking van kunststoffen kunnen ze de harskrimp verminderen, de stromingspatronen verbeteren en de viscositeit controleren. Het kan ook de volgende rollen spelen:
(1) Verbeter de stabiliteit van de maat van plastic producten;
(2) Verbeter de hardheid en stijfheid van plastic producten;
(3) Verbeter de prestaties van de kunststofverwerking;
(4) Verbeter de hittebestendigheid van plastic producten;
(5) Verbeter de lichtverspreiding van plastic;
(6) Kan ervoor zorgen dat de producten een aantal speciale eigenschappen hebben;
(7) Verlaag de kosten van plastic producten.

Gebruikt in de voedingsindustrie

Het kan worden gebruikt als additief in de voedingsindustrie. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt in verschillende voeradditieven, met een calciumgehalte van ruim 55,6 procent en zonder schadelijke componenten. Het kan worden gebruikt als een calciumsupplement en de absorptiesnelheid kan 39% bereiken, de tweede na calciumfructaat, oplosbaar in maagzuur, en is de meest doseringsvorm en het meest gebruikte calciumsupplement geworden.

Gebruikt in de bouwsector

Het kan worden gebruikt als grondstof voor plasticfabrieken, rubberfabrieken, verffabrieken, waterdichte materiaalfabrieken en binnen- en buitenmuurschilderingen. Het heeft de kenmerken van hoge zuiverheid, hoge witheid, niet-giftig, geen geur, lage fijne oliekwaliteit en lage hardheid. Marmer is ook een belangrijk bouwmateriaal voor de woningbouw.

Gebruikt in de chemische productie

350 mesh tot 400 mesh kunnen bevestigingsmiddelen, regenpijpen en chemische industrieën vervaardigen. De witheid is boven de 93 graden. 400 mesh tot 600 mesh kan worden gebruikt voor tandpasta en zeep. De witheid is boven de 94 graden. 800 mesh kan worden gebruikt voor rubber, kabel en PVC; de witheid is boven de 94 graden.

Het kan ook grondstoffen produceren voor optisch neodymiumglas, enz.

Voor fijne keramische materialen

Calciumcarbonaat bereidt stabiele, diëlektrische, lage thermische geleidbaarheid, microporeuze en zeer zuivere keramische materialen bij hoge temperaturen. Voorbeelden zijn onder meer witte geleiders, die veel worden gebruikt bij het vervaardigen van bougies, en belangrijke fijne keramische materialen zoals halfgeleiders, aluminiumoxide en emailpigmenten.

Maakt gebruik van minerale vulstoffen en schuurmiddelen

Calciumcarbonaat voor industrieel gebruik wordt ook gebruikt als minerale vulstof en schuurmiddel. Bij de productie van chemische en bouwmaterialen kan calciumcarbonaat enkele dure materialen vervangen, zoals looderts, talk en talkpoeder. Bij schuurmiddelen kan het deeltjesoppervlak van calciumcarbonaat een interactie aangaan met de schuurmatrix om de slijtvastheid en de maalefficiëntie van het schuurmiddel te verbeteren om de efficiëntie en duurzaamheid van het schuurmiddel te verbeteren.

Voor voedingssupplementen

Het belangrijkste ingrediënt in de meeste calciumtabletten op de markt is calciumcarbonaat. Calciumcarbonaat moet bij de maaltijd worden ingenomen. Vanwege het koolzuurgehalte heeft calciumcarbonaat de neiging kooldioxide te produceren in een zure omgeving. Het is niet geschikt voor mensen met een slechte maagzuursecretie of voor mensen die maagzuurremmers gebruiken.