Canxi cacbonat | CaCO₃

Canxi cacbonat là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học CaCO₃ và là thành phần chính của đá vôi, đá cẩm thạch, v.v. Canxi cacbonat thường là tinh thể màu trắng, không mùi, chủ yếu không tan trong nước và dễ phản ứng với axit để giải phóng carbon dioxide. Nó là một trong những chất phổ biến được tìm thấy trên trái đất trong các loại đá như aragonit, canxit, phấn, đá vôi, đá cẩm thạch, travertine, v.v. Nó cũng là thành phần chính của xương hoặc vỏ của một số động vật. Canxi cacbonat cũng là vật liệu xây dựng quan trọng với nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau.

Tính chất vật lý của canxi cacbonat

Canxi cacbonat là dạng bột tinh thể siêu mịn màu trắng, không vị, không mùi. Nó có hai dạng: vô định hình và tinh thể. Tinh thể có thể được chia thành các hệ tinh thể hình thoi và hình lục giác (canxi cacbonat khan là tinh thể hình thoi không màu, canxi cacbonat hexahydrat là tinh thể đơn tà không màu), hình trụ hoặc hình thoi, mật độ 2,93g / cm3. điểm nóng chảy 1339oC (825-896,6oC đã bị phân hủy), điểm nóng chảy 1289oC dưới 10,7MPa. Hầu như không hòa tan trong nước, hòa tan trong nước có chứa muối amoni hoặc sắt trioxide và không hòa tan trong rượu.

Cấu trúc canxi cacbonat

Cấu trúc tinh thể là một hệ tinh thể trực giao. Mỗi phân tử canxi cacbonat bao gồm một nguyên tử cacbon và ba nguyên tử oxy, trong đó mỗi nguyên tử oxy được gắn vào một ion canxi. Canxi cacbonat bao gồm các ion canxi tạo thành liên kết ion với các ion cacbonat và cacbonat bên trong bao gồm các liên kết cộng hóa trị cacbon-oxy. Trong số đó, cacbonat thuộc về lai hóa sp2, nguyên tử cacbon trung tâm có ba quỹ đạo và một quỹ đạo p, theo mô hình VSEPR, thuộc phân tử loại AY3, và mô hình lý tưởng VSEPR của nó là một tam giác phẳng, và có 3 Liên kết CO trong phân tử ở dạng tam giác phẳng; Ngoài ra, nó còn có liên kết lớn pp 4 quỹ đạo, 6 electron. Trong tinh thể, các phân tử canxi cacbonat được sắp xếp thành các lớp song song với trục a và c. Các nguyên tử oxy đồng phẳng liên kết các lớp này và tạo thành lưới ba chiều. Cấu trúc này mang lại cho canxi cacbonat tính ổn định và độ cứng cao.

Tính chất hóa học của canxi cacbonat

Canxi cacbonat phân hủy thành canxi oxit và carbon dioxide ở 825-896,6 °C. (Sản xuất công nghiệp CO₂):
Canxi cacbonat sẽ và axit loãng (như axit axetic, axit clohydric, axit nitric loãng, v.v.) sôi và hòa tan. Phản ứng cũng giải phóng carbon dioxide trong phản ứng tỏa nhiệt. Ví dụ, và phản ứng pha loãng axit clohydric để tạo ra canxi clorua, nước và carbon dioxide (sản xuất CO₂ trong phòng thí nghiệm):
Nước trộn với CaCO3 đi qua lượng carbon dioxide dư thừa để tạo thành dung dịch canxi bicarbonate. Canxi cacbonat phản ứng với axit cacbonic (nước mưa) tạo ra canxi bicarbonat. Cho CO2 vào nước vôi đục, cặn sẽ biến mất. Nguyên lý của những hiện tượng này là:
Canxi cacbonat khan (chất bột màu trắng, không mùi, không độc, canxi cacbonat nhẹ) bị chuyển hóa thành canxit (hệ tinh thể ba bên, canxi cacbonat nặng) khi đun nóng đến 1000K

Theo các phương pháp sản xuất canxi cacbonat khác nhau, canxi cacbonat có thể được chia thành canxi cacbonat nặng, canxi cacbonat nhẹ, canxi cacbonat dạng keo và canxi cacbonat tinh thể. Theo kích thước của kích thước hạt trung bình (d) của bột canxi cacbonat, canxi cacbonat có thể được chia thành canxi cacbonat dạng hạt (d>5μm), canxi cacbonat micronized (1-5μm), canxi cacbonat vi hạt (0,1-1μm), canxi cacbonat siêu mịn (0,02-0,1μm) canxi cacbonat siêu mịn (d 0,02μm). Tùy theo sự sắp xếp của các nguyên tử và ion tạo nên canxi cacbonat có đều đặn hay không, canxi cacbonat có thể được chia thành canxi cacbonat tinh thể và canxi cacbonat vô định hình. Ngoài ra còn có nano canxi cacbonat, v.v.

Phân loại canxi cacbonat

Canxi cacbonat nặng

Canxi cacbonat nặng (bicarbonate) được sản xuất bằng cách nghiền trực tiếp canxit, đá vôi, phấn, vỏ sò... tự nhiên bằng phương pháp cơ học (với máy nghiền Raymond hoặc máy nghiền áp suất cao khác).

Canxi cacbonat nhẹ

Canxi cacbonat nhẹ (thường được gọi là canxi nhẹ), còn được gọi là canxi cacbonat kết tủa, là đá vôi nung và các nguyên liệu thô khác để tạo ra vôi (thành phần chính của canxi oxit) và carbon dioxide, sau đó nước để tiêu hóa vôi để tạo ra sữa Vôi (thành phần chính của canxi hydroxit), sau đó là quá trình cacbonat hóa carbon dioxide của sữa vôi để tạo ra kết tủa canxi cacbonat, và cuối cùng bằng cách khử nước, sấy khô và nghiền và sản xuất. Phản ứng phân hủy phức hợp natri cacbonat và canxi clorua đầu tiên để tạo ra trầm tích canxi cacbonat, sau đó khử nước, sấy khô, nghiền và sản xuất.

Keo canxi cacbonat

Canxi cacbonat dạng keo, còn được gọi là canxi cacbonat hoạt tính, canxi cacbonat biến tính, xử lý bề mặt canxi cacbonat, canxi cacbonat dạng keo hoặc manhua trắng, được gọi là canxi sống, là việc sử dụng các chất biến tính bề mặt để làm nhẹ bề mặt canxi cacbonat hoặc canxi cacbonat nặng. sửa đổi và sản xuất. Do chất điều chỉnh bề mặt, canxi cacbonat biến tính thường có tác dụng tăng cường, tức là được gọi là “hoạt tính”, do đó, người ta thường biến đổi canxi cacbonat, được gọi là canxi cacbonat hoạt tính.

Của cải: Canxi cacbonat keo là chất bột màu trắng rất mịn, không mùi, không vị, hạt có dạng hình cầu, kích thước hạt từ 0,1um trở xuống, do trên bề mặt hạt có một lớp xà phòng béo hấp phụ nên có tính chất hiệu suất kích hoạt keo là một chất độn gia cố màu trắng tuyệt vời. Hòa tan trong nước, bị phân hủy bởi axit, cháy thành màu đen, giải phóng carbon dioxide và tạo ra canxi oxit. Trọng lượng riêng 1,99 ～ 2,01.

Canxi cacbonat tinh thể

Phản ứng canxi hydroxit và axit clohydric để tạo ra canxi clorua, khử màu than hoạt tính và loại bỏ tạp chất, sao cho canxi clorua với sự có mặt của amoniac cacbonat với carbon dioxide là canxi cacbonat, sau đó kết tinh, tách, rửa, khử nước, hệ thống sấy, sàng lọc.

Của cải: Bột tinh thể hình lục giác, màu trắng tinh khiết. Thể tích riêng 1,2 ~ 1,4ml/g. Hòa tan trong axit, hầu như không hòa tan trong nước.

Công dụng: Được sử dụng trong kem đánh răng, thuốc, v.v. Nó cũng có thể được sử dụng làm vật liệu cách nhiệt và các nguyên liệu hóa học khác.

Nano canxi cacbonat

Nano canxi cacbonat (canxi cacbonat siêu mịn) có kích thước hạt từ 1-100nm, là vật liệu bột mới được phát triển vào những năm 1980. Nó là một chất độn vô cơ tuyệt vời. Được sử dụng trong nhựa và ái lực nhựa, nó có thể tăng hoặc điều chỉnh hiệu quả độ cứng, độ dẻo dai và độ bền uốn của vật liệu, đồng thời có thể cải thiện tính chất lưu biến của hệ thống xử lý nhựa, giảm nhiệt độ hóa dẻo, cải thiện độ ổn định của kích thước sản phẩm, khả năng chịu nhiệt và hoàn thiện bề mặt; trong NR, BR, SBR và các hệ thống cao su khác, dễ trộn, phân tán đồng đều và có thể làm cho cao su mềm nhưng cũng cải thiện hiệu suất của quá trình ép đùn và mô hình tính lưu động. Sản phẩm cao su có bề mặt nhẵn, độ giãn dài lớn, độ bền kéo cao, biến dạng vĩnh viễn nhỏ, khả năng chống uốn tốt, độ bền xé và các đặc tính khác. Nano-canxi cacbonat có cấu trúc điện tử bề mặt và tinh thể đặc biệt so với canxi cacbonat thông thường. Nó có hiệu ứng kích thước lượng tử và hiệu ứng bề mặt tuyệt vời trong công nghiệp hóa chất, xúc tác, quang học, từ tính, điện và các lĩnh vực ứng dụng khác. Tuy nhiên, các hạt nano canxi cacbonat dễ bị kết tụ và có bề mặt ưa nước và kỵ nước, điều này hạn chế ứng dụng của chúng trong sinh vật.

Sử dụng công nghiệp canxi cacbonat

Canxi cacbonat là tên thương mại của loại đá vôi có nguồn tài nguyên cực kỳ linh hoạt và có giá trị làm nguyên liệu khoáng sản. Đá vôi đã được sử dụng rộng rãi trong lịch sử văn minh nhân loại nhờ sự phân bố rộng rãi trong tự nhiên và dễ dàng tiếp cận. Là loại vật liệu xây dựng quan trọng có lịch sử khai thác lâu đời, trong nền công nghiệp hiện đại, Đá vôi là nguyên liệu chính để sản xuất xi măng, vôi và cacbua canxi; nó là một loại frit không thể thiếu trong ngành luyện kim, Đá vôi chất lượng cao bằng cách nghiền siêu mịn, được sử dụng rộng rãi trong giấy, cao su, sơn, chất phủ, dược phẩm, mỹ phẩm, thức ăn chăn nuôi, niêm phong, liên kết, đánh bóng và các sản phẩm khác trong sản xuất . Theo thống kê chưa đầy đủ, sản xuất xi măng Đá vôi và đá xây dựng, sản xuất vôi, thông lượng luyện kim và tiêu thụ canxi cacbonat siêu mịn của đá vôi theo tỷ lệ 1:3. Đá vôi là nguồn tài nguyên không tái tạo, với sự tiến bộ không ngừng của khoa học công nghệ và sự phát triển của công nghệ nano, ứng dụng đá vôi sẽ được mở rộng hơn nữa.

Đối với sản xuất nhựa

Canxi cacbonat được sử dụng rộng rãi để làm đầy polyvinyl clorua (PVC), polyetylen (PE), polypropylen (PP), chất đồng trùng hợp acrylic butadiene-styren (ABS) và các loại nhựa khác. Việc bổ sung canxi cacbonat có vai trò cải thiện một số đặc tính của sản phẩm nhựa để mở rộng ứng dụng của chúng. Trong chế biến nhựa, chúng có thể làm giảm độ co ngót của nhựa, cải thiện mô hình dòng chảy và kiểm soát độ nhớt. Nó cũng có thể đóng các vai trò sau:
(1) Cải thiện sự ổn định về kích thước của sản phẩm nhựa;
(2) Cải thiện độ cứng và độ cứng của sản phẩm nhựa;
(3) Cải thiện hiệu suất xử lý nhựa;
(4) Cải thiện khả năng chịu nhiệt của sản phẩm nhựa;
(5) Cải thiện khả năng khuếch tán ánh sáng của nhựa;
(6) Có thể làm cho sản phẩm có một số tính chất đặc biệt;
(7) Giảm giá thành sản phẩm nhựa.

Được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm

Nó có thể được sử dụng như một chất phụ gia trong ngành công nghiệp thực phẩm. Ví dụ, nó có thể được sử dụng trong nhiều loại phụ gia thức ăn chăn nuôi khác nhau, với hàm lượng canxi trên 55,6% và không có thành phần gây hại. Nó có thể được sử dụng như một chất bổ sung canxi, và tốc độ hấp thụ có thể đạt tới 39%, chỉ đứng sau canxi fructate, hòa tan trong axit dạ dày, và đã trở thành dạng bào chế nhất và chất bổ sung canxi được sử dụng nhiều nhất.

Được sử dụng trong ngành xây dựng

Nó có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho các nhà máy nhựa, nhà máy cao su, nhà máy sơn, nhà máy sản xuất vật liệu chống thấm và tranh tường trong và ngoài. Nó có đặc tính là độ tinh khiết cao, độ trắng cao, không độc hại, không mùi, chất lượng dầu mịn thấp và độ cứng thấp. Đá cẩm thạch cũng là loại vật liệu xây dựng quan trọng để xây dựng nhà ở.

Dùng trong sản xuất hóa chất

Lưới 350 đến lưới 400 có thể sản xuất ốc vít, ống dẫn nước và công nghiệp hóa chất. Độ trắng là trên 93 độ. 400 lưới đến 600 lưới có thể được sử dụng để dán kem đánh răng và xà phòng. Độ trắng là trên 94 độ. Lưới 800 có thể được sử dụng cho cao su, cáp và PVC; độ trắng là trên 94 độ.

Nó cũng có thể sản xuất nguyên liệu thô cho thủy tinh neodymium quang học, v.v.

Đối với vật liệu gốm mịn

Canxi cacbonat chuẩn bị các vật liệu gốm ổn định ở nhiệt độ cao, chất điện môi, độ dẫn nhiệt thấp, vi xốp và có độ tinh khiết cao. Ví dụ bao gồm các dây dẫn màu trắng, được sử dụng rộng rãi trong việc chế tạo bugi đánh lửa và các vật liệu gốm mịn quan trọng như chất bán dẫn, alumina và chất màu men.

Chất độn khoáng và chất mài mòn

Canxi cacbonat dùng trong công nghiệp còn được dùng làm chất độn khoáng và chất mài mòn. Trong sản xuất hóa chất và vật liệu xây dựng, canxi cacbonat có thể thay thế một số vật liệu đắt tiền như quặng chì trắng, bột talc, bột talc. Trong vật liệu mài mòn, bề mặt hạt canxi cacbonat có thể tương tác với ma trận mài mòn để tăng cường khả năng chống mài mòn và hiệu quả mài của vật liệu mài mòn để nâng cao hiệu quả và độ bền của vật liệu mài mòn.

Để bổ sung dinh dưỡng

Thành phần chính của hầu hết các viên canxi trên thị trường là canxi cacbonat. Canxi cacbonat cần được uống trong bữa ăn. Do hàm lượng axit cacbonic, canxi cacbonat có xu hướng tạo ra carbon dioxide trong môi trường axit. Nó không phù hợp với những người tiết axit dạ dày kém hoặc những người sử dụng thuốc ức chế axit dạ dày.