แคลเซียมคาร์บอเนต | CaCO₃

แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นสารประกอบอนินทรีย์ที่มีสูตรทางเคมี CaCO₃ และเป็นส่วนประกอบหลักของหินปูน หินอ่อน ฯลฯ แคลเซียมคาร์บอเนตมักเป็นผลึกสีขาว ไม่มีกลิ่น ไม่ละลายในน้ำเป็นหลัก และทำปฏิกิริยากับกรดได้ง่ายเพื่อปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เป็นสารชนิดหนึ่งที่พบได้ทั่วไปบนโลกภายในหิน เช่น อาราโกไนต์ แคลไซต์ ชอล์ก หินปูน หินอ่อน ทราเวอร์ทีน เป็นต้น นอกจากนี้ยังเป็นส่วนประกอบสำคัญของกระดูกหรือเปลือกหอยของสัตว์บางชนิดอีกด้วย แคลเซียมคาร์บอเนตยังเป็นวัสดุก่อสร้างที่สำคัญซึ่งใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ

คุณสมบัติทางกายภาพของแคลเซียมคาร์บอเนต

แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นผงผลึกสีขาวละเอียดขนาดเล็ก ไม่มีรสจืดและไม่มีกลิ่น มีสองรูปแบบ: อสัณฐานและผลึก ผลึกสามารถแบ่งออกเป็นระบบคริสตัลรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนและหกเหลี่ยม (ปราศจากแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นผลึกรูปสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนไม่มีสี, แคลเซียมคาร์บอเนตเฮกซาไฮเดรตเป็นผลึกโมโนคลินิกไม่มีสี), เรียงเป็นแนวหรือขนมเปียกปูน, ความหนาแน่น 2.93g/cm3 จุดหลอมเหลว 1339 ℃ (825-896.6 ℃ถูกสลายตัว) จุดหลอมเหลว 1289 ℃ต่ำกว่า 10.7MPa เกือบไม่ละลายในน้ำ ละลายได้ในน้ำที่มีเกลือแอมโมเนียมหรือเหล็กไตรออกไซด์ และไม่ละลายในแอลกอฮอล์

โครงสร้างแคลเซียมคาร์บอเนต

โครงสร้างผลึกเป็นระบบคริสตัลออร์โธฮอมบิก โมเลกุลแคลเซียมคาร์บอเนตแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยคาร์บอนหนึ่งอะตอมและออกซิเจนสามอะตอม โดยที่ออกซิเจนแต่ละอะตอมจะเกาะติดกับแคลเซียมไอออน แคลเซียมคาร์บอเนตประกอบด้วยแคลเซียมไอออนที่สร้างพันธะไอออนิกกับคาร์บอเนตไอออน และคาร์บอเนตภายในประกอบด้วยพันธะโควาเลนต์คาร์บอน-ออกซิเจน ในหมู่พวกเขาคาร์บอเนตเป็นของการผสมพันธุ์ sp2 อะตอมของคาร์บอนกลางมีวงโคจรสามวงและวงโคจร p ตามแบบจำลอง VSEPR เป็นของโมเลกุลประเภท AY3 และแบบจำลองในอุดมคติของ VSEPR คือสามเหลี่ยมระนาบและมี 3 พันธะ CO ในโมเลกุลในรูปสามเหลี่ยมระนาบ นอกจากนี้ยังมีพันธะขนาดใหญ่ 4 วงโคจร 6 อิเล็กตรอน pp ในผลึก โมเลกุลของแคลเซียมคาร์บอเนตจะถูกจัดเรียงเป็นชั้นขนานกับแกน a และ c อะตอมออกซิเจนของระนาบระนาบเชื่อมต่อชั้นเหล่านี้เข้าด้วยกันและก่อตัวเป็นตาข่ายสามมิติ โครงสร้างนี้ทำให้แคลเซียมคาร์บอเนตมีความเสถียรและความแข็งสูง

คุณสมบัติทางเคมีของแคลเซียมคาร์บอเนต

1. แคลเซียมคาร์บอเนตสลายตัวเป็นแคลเซียมออกไซด์และคาร์บอนไดออกไซด์ที่อุณหภูมิ 825-896.6 °C (การผลิตทางอุตสาหกรรมของCO₂):
2. แคลเซียมคาร์บอเนตจะทำให้กรดเจือจาง (เช่น กรดอะซิติก กรดไฮโดรคลอริก กรดไนตริกเจือจาง เป็นต้น) ฟองเดือดและละลาย ปฏิกิริยายังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาในปฏิกิริยาคายความร้อน ตัวอย่างเช่น และเจือจางปฏิกิริยากรดไฮโดรคลอริกเพื่อผลิตแคลเซียมคลอไรด์ น้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ (การผลิตในห้องปฏิบัติการของCO₂):
3. น้ำที่ผสมกับ CaCO3 จะผ่านคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินเพื่อสร้างสารละลายแคลเซียมไบคาร์บอเนต แคลเซียมคาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับกรดคาร์บอนิก (น้ำฝน) เพื่อผลิตแคลเซียมไบคาร์บอเนต ส่ง CO2 ลงในน้ำมะนาวขุ่น และสารตกค้างจะหายไป หลักการของปรากฏการณ์เหล่านี้คือ:
4. แอนไฮดรัสแคลเซียมคาร์บอเนต (สีขาว ไม่มีกลิ่น สารที่เป็นผงปลอดสารพิษ แคลเซียมคาร์บอเนตเบา) จะถูกเปลี่ยนเป็นแคลไซต์ (ระบบผลึกไตรภาคี แคลเซียมคาร์บอเนตหนัก) เมื่อถูกความร้อนถึง 1000K

ตามวิธีการผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตที่แตกต่างกัน แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถแบ่งออกเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตหนัก แคลเซียมคาร์บอเนตเบา แคลเซียมคาร์บอเนตคอลลอยด์ และแคลเซียมคาร์บอเนตแบบผลึก ตามขนาดของขนาดอนุภาคเฉลี่ย (d) ของผงแคลเซียมคาร์บอเนต แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถแบ่งออกเป็นอนุภาคแคลเซียมคาร์บอเนต (d>5μm) แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีขนาด micronized (1-5μm) แคลเซียมคาร์บอเนตที่มีขนาดเล็ก (0.1-1μm) แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดละเอียดพิเศษ (0.02-0.1μm) แคลเซียมคาร์บอเนตชนิดละเอียดพิเศษ (d ≤ 0.02μm) ขึ้นอยู่กับว่าการจัดเรียงอะตอมและไอออนที่ประกอบเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นไปตามปกติหรือไม่ แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถแบ่งออกเป็นแคลเซียมคาร์บอเนตแบบผลึกและแคลเซียมคาร์บอเนตอสัณฐาน นอกจากนี้ยังมีนาโนแคลเซียมคาร์บอเนต เป็นต้น

การจำแนกประเภทแคลเซียมคาร์บอเนต

แคลเซียมคาร์บอเนตหนัก

แคลเซียมคาร์บอเนตปริมาณมาก (ไบคาร์บอเนต) ผลิตขึ้นโดยการบดแคลไซต์ธรรมชาติ หินปูน ชอล์ก เปลือกหอย ฯลฯ โดยตรง โดยใช้วิธีเชิงกล (ด้วยโรงสีเรย์มอนด์หรือโรงสีแรงดันสูงอื่นๆ)

แคลเซียมคาร์บอเนตเบา

แคลเซียมคาร์บอเนตเบา (หรือที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อแคลเซียมคาร์บอเนตแบบตกตะกอน) คือหินปูนเผาและวัตถุดิบอื่น ๆ เพื่อสร้างมะนาว (ส่วนประกอบหลักของแคลเซียมออกไซด์) และคาร์บอนไดออกไซด์ จากนั้นน้ำเพื่อย่อยมะนาวเพื่อสร้างนม ของมะนาว (ส่วนประกอบหลักของแคลเซียมไฮดรอกไซด์) จากนั้นคาร์บอนไดออกไซด์คาร์บอนไดออกไซด์ของนมมะนาวเพื่อสร้างการตกตะกอนของแคลเซียมคาร์บอเนตและสุดท้ายโดยการคายน้ำการทำให้แห้งและการบดและการผลิต ปฏิกิริยาการสลายตัวเชิงซ้อนของโซเดียมคาร์บอเนตและแคลเซียมคลอไรด์ครั้งแรกเพื่อสร้างตะกอนแคลเซียมคาร์บอเนต จากนั้นจึงโดยการคายน้ำ การอบแห้ง และการบดและการผลิต 

คอลลอยด์แคลเซียมคาร์บอเนต

แคลเซียมคาร์บอเนตคอลลอยด์หรือที่เรียกว่าแคลเซียมคาร์บอเนตที่เปิดใช้งาน, แคลเซียมคาร์บอเนตดัดแปลง, การรักษาพื้นผิวของแคลเซียมคาร์บอเนต, แคลเซียมคาร์บอเนตที่เป็นวุ้นหรือ manhua สีขาวเรียกว่าแคลเซียมที่มีชีวิตคือการใช้ตัวดัดแปลงพื้นผิวเพื่อแคลเซียมคาร์บอเนตเบาหรือพื้นผิวแคลเซียมคาร์บอเนตหนัก ดัดแปลงและผลิต เนื่องจากตัวปรับสภาพพื้นผิว แคลเซียมคาร์บอเนตที่ถูกดัดแปลงโดยทั่วไปจึงมีผลในการเสริมแรง ซึ่งเรียกว่า "แอคทีฟ" ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่จะปรับเปลี่ยนแคลเซียมคาร์บอเนต ซึ่งเรียกว่าแคลเซียมคาร์บอเนตแบบแอคทีฟ

คุณสมบัติ: คอลลอยด์แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นผงสีขาวละเอียดมาก ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส อนุภาคมีลักษณะคล้ายทรงกลมโดยมีขนาดอนุภาค 0.1um หรือน้อยกว่า เนื่องจากมีชั้นสบู่ไขมันดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคจึงมี ประสิทธิภาพการกระตุ้นคอลลอยด์เป็นสารตัวเติมเสริมแรงสีขาวที่ดีเยี่ยม ละลายในน้ำ สลายตัวด้วยกรด เผาจนไหม้ดำ ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และสร้างแคลเซียมออกไซด์ ความถ่วงจำเพาะ 1.99~2.01

ผลึกแคลเซียมคาร์บอเนต

ปฏิกิริยาแคลเซียมไฮดรอกไซด์และกรดไฮโดรคลอริกเพื่อสร้างแคลเซียมคลอไรด์การลดสีของถ่านกัมมันต์และการกำจัดสิ่งสกปรกเพื่อให้แคลเซียมคลอไรด์ต่อหน้าแอมโมเนียคาร์บอเนตด้วยคาร์บอนไดออกไซด์นั่นคือแคลเซียมคาร์บอเนตและหลังจากการตกผลึกการแยกการซักการคายน้ำ ระบบอบแห้ง, คัดกรอง.

คุณสมบัติ: สีขาวบริสุทธิ์ ผงผลึกหกเหลี่ยม ปริมาณเฉพาะ 1.2~1.4ml/g. ละลายได้ในกรด แทบไม่ละลายในน้ำ

การใช้งาน: ใช้ในยาสีฟัน ยา ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นฉนวนกันความร้อนและวัตถุดิบเคมีอื่นๆ

นาโนแคลเซียมคาร์บอเนต

นาโนแคลเซียมคาร์บอเนต (แคลเซียมคาร์บอเนตอัลตราไฟน์) ขนาดอนุภาคระหว่าง 1-100 นาโนเมตร เป็นวัสดุผงที่พัฒนาขึ้นใหม่ในช่วงปี 1980 เป็นสารตัวเติมอนินทรีย์ที่ดีเยี่ยม ใช้ในความสัมพันธ์ของพลาสติกและเรซิน สามารถเพิ่มหรือปรับความแข็งแกร่งของวัสดุ ความเหนียว และความแข็งแรงในการดัดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถปรับปรุงคุณสมบัติรีโอโลยีของระบบแปรรูปพลาสติก ลดอุณหภูมิการทำให้เป็นพลาสติก ปรับปรุงความเสถียรของขนาดผลิตภัณฑ์ ทนความร้อน และการตกแต่งพื้นผิว ในระบบยาง NR, BR, SBR และระบบยางอื่นๆ ผสมง่าย กระจายตัวสม่ำเสมอ และสามารถทำให้ยางนิ่มได้ แต่ยังปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการอัดรีดและรูปแบบของความลื่นไหลอีกด้วย ผลิตภัณฑ์ยางมีพื้นผิวเรียบ การยืดตัวมาก ความต้านทานแรงดึงสูง การเสียรูปถาวรเล็กน้อย ความต้านทานการดัดงอที่ดี ความต้านทานการฉีกขาด และลักษณะอื่น ๆ นาโนแคลเซียมคาร์บอเนตมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์แบบคริสตัลและพื้นผิวแบบพิเศษเมื่อเปรียบเทียบกับแคลเซียมคาร์บอเนตทั่วไป โดยมีผลขนาดควอนตัมและผลกระทบต่อพื้นผิวที่ดีเยี่ยมในอุตสาหกรรมเคมี การเร่งปฏิกิริยา ออพติก แม่เหล็ก ไฟฟ้า และการใช้งานอื่นๆ อย่างไรก็ตาม อนุภาคนาโนของแคลเซียมคาร์บอเนตมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกันและมีพื้นผิวที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ซึ่งจำกัดการใช้งานในสิ่งมีชีวิต

แคลเซียมคาร์บอเนตใช้ในอุตสาหกรรม

แคลเซียมคาร์บอเนตเป็นชื่อทางการค้าของทรัพยากรหินปูนที่มีประโยชน์หลากหลายและมีคุณค่าอย่างยิ่งในฐานะวัตถุดิบแร่ หินปูนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในประวัติศาสตร์อารยธรรมของมนุษย์เนื่องจากมีการกระจายตัวในธรรมชาติอย่างกว้างขวางและเข้าถึงได้ง่าย เนื่องจากเป็นวัสดุก่อสร้างที่สำคัญที่มีประวัติการทำเหมืองมาอย่างยาวนานในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ หินปูนจึงเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตปูนซีเมนต์ ปูนขาว และแคลเซียมคาร์ไบด์ เป็นฟริตที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมโลหะ หินปูนคุณภาพสูง โดยการบดละเอียดเป็นพิเศษ ใช้กันอย่างแพร่หลายในกระดาษ ยาง สี สารเคลือบ ยา เครื่องสำอาง อาหารสัตว์ การปิดผนึก การยึดเกาะ การขัดเงา และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ในการผลิต . ตามสถิติที่ไม่สมบูรณ์ การผลิตปูนซีเมนต์ของหินปูนและหินก่อสร้าง การผลิตปูนขาว ฟลักซ์ทางโลหะวิทยา และปริมาณการใช้แคลเซียมคาร์บอเนตละเอียดพิเศษของอัตราส่วนหินปูน 1:3 หินปูนเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีและการพัฒนานาโนเทคโนโลยี การใช้งานหินปูนจะขยายวงกว้างยิ่งขึ้น

สำหรับการผลิตพลาสติก

แคลเซียมคาร์บอเนตถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการเติมโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC), โพลีเอทิลีน (PE), โพรพิลีน (PP), โคโพลีเมอร์อะคริลิกบิวทาไดอีน-สไตรีน (ABS) และเรซินอื่น ๆ การเติมแคลเซียมคาร์บอเนตมีบทบาทในการปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างของผลิตภัณฑ์พลาสติกเพื่อขยายการใช้งาน ในการแปรรูปพลาสติก พวกเขาสามารถลดการหดตัวของเรซิน ปรับปรุงรูปแบบการไหล และควบคุมความหนืด นอกจากนี้ยังสามารถมีบทบาทดังต่อไปนี้:
(1) ปรับปรุงความเสถียรของขนาดของผลิตภัณฑ์พลาสติก
(2) ปรับปรุงความแข็งและความแข็งแกร่งของผลิตภัณฑ์พลาสติก
(3) ปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลพลาสติก
(4) ปรับปรุงความต้านทานความร้อนของผลิตภัณฑ์พลาสติก
(5) ปรับปรุงการกระจายแสงของพลาสติก
(6) สามารถทำให้ผลิตภัณฑ์มีคุณสมบัติพิเศษบางประการได้
(7) ลดต้นทุนของผลิตภัณฑ์พลาสติก

ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร

สามารถใช้เป็นสารเติมแต่งในอุตสาหกรรมอาหารได้ เช่น สามารถนำไปใช้ในวัตถุเจือปนอาหารได้หลากหลาย โดยมีปริมาณแคลเซียมมากกว่าร้อยละ 55.6 และไม่มีส่วนประกอบที่เป็นอันตราย สามารถใช้เป็นอาหารเสริมแคลเซียมได้ และอัตราการดูดซึมสามารถเข้าถึง 39% รองจากแคลเซียมฟรุกเตตเท่านั้น ละลายได้ในกรดในกระเพาะอาหาร และกลายเป็นรูปแบบการให้ยามากที่สุดและเป็นอาหารเสริมแคลเซียมที่ใช้มากที่สุด

ใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง

สามารถใช้เป็นวัตถุดิบสำหรับโรงงานพลาสติก โรงงานยาง โรงงานสี โรงงานวัสดุกันน้ำ และงานทาสีผนังภายในและภายนอก มีลักษณะมีความบริสุทธิ์สูง มีความขาวสูง ปลอดสารพิษ ไม่มีกลิ่น คุณภาพน้ำมันละเอียดต่ำ และความแข็งต่ำ หินอ่อนยังเป็นวัสดุก่อสร้างที่สำคัญสำหรับการก่อสร้างบ้านอีกด้วย

ใช้ในการผลิตสารเคมี

350 mesh ถึง 400 mesh สามารถผลิตตัวยึด ท่อระบายน้ำ และอุตสาหกรรมเคมีได้ ความขาวสูงกว่า 93 องศา 400 mesh ถึง 600 mesh สามารถใช้กับยาสีฟันและสบู่ได้ ความขาวสูงกว่า 94 องศา 800 mesh สามารถใช้กับยาง สายไฟ และ PVC ความขาวอยู่เหนือ 94 องศา

นอกจากนี้ยังสามารถผลิตวัตถุดิบสำหรับแก้วออพติคัลนีโอไดเมียม ฯลฯ

สำหรับวัสดุเซรามิกชั้นดี

แคลเซียมคาร์บอเนตเตรียมวัสดุเซรามิกที่มีความเสถียรในอุณหภูมิสูง เป็นฉนวน มีการนำความร้อนต่ำ มีรูพรุนขนาดเล็ก และมีความบริสุทธิ์สูง ตัวอย่างได้แก่ ตัวนำสีขาวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเตรียมหัวเทียน และวัสดุเซรามิกชั้นดีที่สำคัญ เช่น สารกึ่งตัวนำ อลูมินา และเม็ดสีเคลือบฟัน

ใช้สารตัวเติมแร่และสารกัดกร่อน

แคลเซียมคาร์บอเนตสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมยังใช้เป็นสารตัวเติมแร่และสารกัดกร่อน ในการผลิตสารเคมีและวัสดุก่อสร้าง แคลเซียมคาร์บอเนตสามารถทดแทนวัสดุราคาแพงบางชนิดได้ เช่น แร่ตะกั่วขาว แป้งโรยตัว และแป้งฝุ่น ในสารกัดกร่อน พื้นผิวอนุภาคของแคลเซียมคาร์บอเนตสามารถโต้ตอบกับเมทริกซ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพื่อเพิ่มความต้านทานการเสียดสีและประสิทธิภาพการเจียรของสารกัดกร่อนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความทนทานของสารกัดกร่อน

สำหรับผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร

ส่วนผสมหลักในแท็บเล็ตแคลเซียมส่วนใหญ่ในตลาดคือแคลเซียมคาร์บอเนต ต้องรับประทานแคลเซียมคาร์บอเนตพร้อมกับมื้ออาหาร เนื่องจากมีกรดคาร์บอนิก แคลเซียมคาร์บอเนตจึงมีแนวโน้มที่จะผลิตคาร์บอนไดออกไซด์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ไม่เหมาะสำหรับผู้ที่มีการหลั่งกรดในกระเพาะอาหารไม่ดีหรือผู้ที่ใช้สารยับยั้งกรดในกระเพาะอาหาร

อุปกรณ์การผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตหนัก