Карбонат кальция | CaCO₃

Карбонат кальция представляет собой неорганическое соединение с химической формулой CaCO₃ и является основным компонентом известняка, мрамора и т. д. Карбонат кальция обычно представляет собой белые кристаллы, без запаха, практически нерастворим в воде и легко реагирует с кислотами с выделением углекислого газа. Это одно из распространенных веществ, встречающихся на Земле в таких горных породах, как арагонит, кальцит, мел, известняк, мрамор, травертин и т. д. Он также является основным компонентом костей или панцирей некоторых животных. Карбонат кальция также является важным строительным материалом, имеющим различное промышленное применение.

Физические свойства карбоната кальция

Карбонат кальция представляет собой белый микромелкокристаллический порошок без вкуса и запаха. Имеет две формы: аморфную и кристаллическую. Кристаллические системы можно разделить на ромбоэдрические и гексагональные кристаллические системы (безводный карбонат кальция — бесцветные ромбоэдрические кристаллы, гексагидрат карбоната кальция — бесцветные моноклинные кристаллы), столбчатые или ромбические, плотность 2,93 г/см3. температура плавления 1339 ℃ (825-896,6 ℃ разложилась), температура плавления 1289 ℃ при давлении 10,7 МПа. Практически нерастворим в воде, растворим в воде, содержащей соли аммония или триоксид железа, и нерастворим в спирте.

Структура карбоната кальция

Кристаллическая структура представляет собой орторомбическую кристаллическую систему. Каждая молекула карбоната кальция состоит из одного атома углерода и трех атомов кислорода, причем каждый атом кислорода присоединен к иону кальция. Карбонат кальция состоит из ионов кальция, образующих ионные связи с ионами карбоната, а внутренне карбонат состоит из ковалентных связей углерод-кислород. Среди них карбонат относится к sp2-гибридизации, центральный атом углерода имеет три орбитали и p-орбиталь, согласно модели VSEPR, принадлежит молекуле типа AY3, а его идеальная модель VSEPR представляет собой плоский треугольник, и их имеется 3 Связи СО в молекуле имеют форму плоских треугольников; кроме того, он также имеет 4-орбитальную 6-электронную большую связь pp. В кристаллах молекулы карбоната кальция располагаются слоями, параллельными осям а и с. Компланарные атомы кислорода соединяют эти слои и образуют трехмерную сетку. Такая структура придает карбонату кальция высокую стабильность и твердость.

Химические свойства карбоната кальция

Карбонат кальция разлагается на оксид кальция и углекислый газ при температуре 825-896,6 °С. (Промышленное производство CO₂):
Карбонат кальция и разбавленная кислота (например, уксусная кислота, соляная кислота, разбавленная азотная кислота и т. д.) будут пузыриться и растворяться. Реакция также выделяет углекислый газ в экзотермической реакции. Например, реакция разбавления соляной кислоты для получения хлорида кальция, воды и углекислого газа (лабораторное производство CO₂):
Вода, смешанная с CaCO3, проходит через избыток углекислого газа, образуя раствор бикарбоната кальция. Карбонат кальция реагирует с угольной кислотой (дождевой водой) с образованием бикарбоната кальция. Поместите CO2 в мутную известковую воду, и остаток исчезнет. Принцип этих явлений таков:
Безводный карбонат кальция (белое, без запаха, нетоксичное порошкообразное вещество, легкий карбонат кальция) при нагревании до 1000К превращается в кальцит (трехчастная кристаллическая система, тяжелый карбонат кальция).

В соответствии с различными методами производства карбоната кальция карбонат кальция можно разделить на тяжелый карбонат кальция, легкий карбонат кальция, коллоидный карбонат кальция и кристаллический карбонат кальция. В зависимости от размера среднего размера частиц (d) порошка карбоната кальция карбонат кальция можно разделить на карбонат кальция в виде частиц (d > 5 мкм), микронизированный карбонат кальция (1–5 мкм), микродисперсный карбонат кальция (0,1–1 мкм), ультрадисперсный карбонат кальция (0,02-0,1 мкм) ультрадисперсный карбонат кальция (d ≤ 0,02 мкм). В зависимости от того, является ли расположение атомов и ионов, составляющих карбонат кальция, регулярным или нет, карбонат кальция можно разделить на кристаллический карбонат кальция и аморфный карбонат кальция. Кроме того, существуют нанокарбонат кальция и т. д.

Классификация карбоната кальция

Тяжелый карбонат кальция

Тяжелый карбонат кальция (бикарбонат) получают путем прямого дробления природного кальцита, известняка, мела, ракушек и др. механическими методами (мельницами Раймонда или другими мельницами высокого давления).

Легкий карбонат кальция

Легкий карбонат кальция (широко известный как легкий кальций), также известный как осажденный карбонат кальция, представляет собой обожженный известняк и другое сырье для получения извести (основного компонента оксида кальция) и углекислого газа, а затем воды для переваривания извести с получением молока. извести (основной компонент гидроксида кальция), а затем карбонизация известкового молока углекислым газом для образования осадков карбоната кальция, и, наконец, путем обезвоживания, сушки и дробления и производства. Сначала реакция разложения комплекса карбоната натрия и хлорида кальция с образованием осадка карбоната кальция, а затем путем обезвоживания, сушки и дробления и производства.

Коллоидный карбонат кальция

Коллоидный карбонат кальция, также известный как активированный карбонат кальция, модифицированный карбонат кальция, обработка поверхности карбоната кальция, желеобразный карбонат кальция или белый маньхуа, называемый живым кальцием, представляет собой использование модификаторов поверхности для облегчения поверхности карбоната кальция или тяжелой поверхности карбоната кальция. модификацию и производство. Из-за модификатора поверхности модифицированный карбонат кальция обычно оказывает армирующий эффект, то есть так называемый «активный», поэтому принято модифицировать карбонат кальция, который называют активным карбонатом кальция.

Характеристики: Коллоидный карбонат кальция представляет собой очень мелкий белый порошок без запаха и вкуса, частицы похожи на сферы с размером частиц 0,1 мкм или меньше из-за слоя жирного мыла, адсорбированного на поверхности частиц, поэтому он имеет Коллоидная активация – превосходный белый армирующий наполнитель. Растворяется в воде, разлагается кислотой, сгорает до черноты, выделяет углекислый газ и образует оксид кальция. Удельный вес 1,99～2,01.

Кристаллический карбонат кальция

Реакция гидроксида кальция и соляной кислоты с образованием хлорида кальция, обесцвечиванием активированного угля и удалением примесей, так что хлорид кальция в присутствии аммиака карбонизуется диоксидом углерода, то есть карбонатом кальция, а затем после кристаллизации, разделения, промывки, обезвоживания, система сушки, просеивания.

Характеристики: чистый белый гексагональный кристаллический порошок. Удельный объем 1,2~1,4 мл/г. Растворим в кислоте, практически нерастворим в воде.

Использование: Используется в зубной пасте, медицине и т. д. Также может использоваться в качестве теплоизоляции и другого химического сырья.

Нано карбонат кальция

Нанокарбонат кальция (сверхтонкий карбонат кальция) с размером частиц от 1 до 100 нм представляет собой новый порошковый материал, разработанный в 1980-х годах. Это отличный неорганический наполнитель. Используемый в сродстве к пластмассам и смолам, он может эффективно увеличивать или регулировать жесткость, ударную вязкость и прочность на изгиб материала, а также улучшать реологические свойства системы обработки пластмасс, снижать температуру пластификации, улучшать стабильность размера продукта, термостойкость. и качество поверхности; в NR, BR, SBR и других резиновых системах легко смешивается, равномерно диспергируется и может сделать каучук мягким, а также улучшить производительность процесса экструзии и модель текучести. Резиновые изделия имеют гладкую поверхность, большое удлинение, высокую прочность на разрыв, небольшую остаточную деформацию, хорошую устойчивость к изгибу, прочность на разрыв и другие характеристики. Нанокарбонат кальция имеет особую кристаллическую и поверхностную электронную структуру по сравнению с обычным карбонатом кальция. Он обладает превосходным квантово-размерным эффектом и поверхностным эффектом в химической промышленности, катализе, оптике, магнетизме, электричестве и других областях применения. Однако наночастицы карбоната кальция склонны к агрегации и имеют гидрофильную и олеофобную поверхность, что ограничивает их применение в организмах.

Карбонат кальция промышленное применение

Карбонат кальция – торговое название чрезвычайно универсального и ценного минерального сырья – известняка. Известняк широко использовался в истории человеческой цивилизации благодаря его широкому распространению в природе и легкой доступности. Как важный строительный материал, имеющий долгую историю добычи, в современной промышленности Известняк является основным сырьем для производства цемента, извести и карбида кальция; это незаменимая фритта в металлургической промышленности, высококачественный известняк, полученный сверхтонким измельчением, широко используется в производстве бумаги, резины, красок, покрытий, фармацевтических препаратов, косметики, кормов, герметизации, склеивания, полировки и других продуктов. . По неполным статистическим данным, производство цемента из известняка и строительного камня, производство извести, металлургического флюса и ультратонкого карбоната кальция, соотношение потребления известняка 1:3. Известняк является невозобновляемым ресурсом, и благодаря постоянному прогрессу науки и техники, а также развитию нанотехнологий, применение известняка будет и дальше расширяться.

Для производства пластмасс

Карбонат кальция широко используется в наполнителе поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), акрилового сополимера бутадиена и стирола (АБС) и других смол. Добавление карбоната кальция играет роль в улучшении некоторых свойств пластиковых изделий и расширении их применения. При переработке пластмасс они могут уменьшить усадку смолы, улучшить структуру потока и контролировать вязкость. Он также может играть следующие роли:
(1) улучшить стабильность размера пластиковых изделий;
(2) повысить твердость и жесткость пластиковых изделий;
(3) Улучшение производительности обработки пластмасс;
(4) улучшить термостойкость пластиковых изделий;
(5) Улучшите рассеивание света пластика;
(6) Можно придать продуктам особые свойства;
(7) Снизить стоимость пластиковых изделий.

Используется в пищевой промышленности

Может использоваться в качестве добавки в пищевой промышленности. Например, его можно использовать в различных кормовых добавках, с содержанием кальция более 55,6 процентов и без вредных компонентов. Его можно использовать в качестве добавки кальция, а скорость абсорбции может достигать 39%, уступая только фруктату кальция, растворимому в желудочной кислоте, и он стал самой лекарственной формой и наиболее часто используемой добавкой кальция.

Используется в строительной отрасли

Его можно использовать в качестве сырья для заводов по производству пластмасс, резиновых заводов, заводов по производству красок, заводов по производству водонепроницаемых материалов, а также для внутренних и внешних настенных росписей. Оно обладает характеристиками высокой чистоты, высокой белизны, нетоксичности, отсутствия запаха, низкого качества масла и низкой твердости. Мрамор также является важным строительным материалом для строительства домов.

Используется в химическом производстве.

От 350 до 400 меш можно использовать в производстве крепежных изделий, водосточных труб и в химической промышленности. Белизна выше 93 градусов. От 400 до 600 меш можно использовать для зубной пасты и мыла. Белизна выше 94 градусов. 800 меш можно использовать для резины, кабеля и ПВХ; белизна выше 94 градусов.

Он также может производить сырье для оптического неодимового стекла и т. д.

Для тонких керамических материалов

Из карбоната кальция получают устойчивые к высоким температурам, диэлектрические, микропористые и очень чистые керамические материалы с низкой теплопроводностью. Примеры включают белые проводники, широко используемые при изготовлении свечей зажигания, и важные тонкие керамические материалы, такие как полупроводники, оксид алюминия и эмалевые пигменты.

Использует минеральные наполнители и абразивы.

Карбонат кальция для промышленного использования также используется в качестве минерального наполнителя и абразива. При производстве химических и строительных материалов карбонат кальция может заменить некоторые дорогостоящие материалы, такие как свинцовые белила, тальк и тальк. В абразивах поверхность частиц карбоната кальция может взаимодействовать с абразивной матрицей, повышая стойкость к истиранию и эффективность шлифования абразива, повышая эффективность и долговечность абразива.

Для пищевых добавок

Основным ингредиентом большинства таблеток кальция, представленных на рынке, является карбонат кальция. Карбонат кальция необходимо принимать во время еды. Из-за содержания углекислоты карбонат кальция имеет тенденцию выделять углекислый газ в кислой среде. Он не подходит для людей с плохой секрецией желудочной кислоты или тех, кто использует ингибиторы желудочной кислоты.