کربنات کلسیم

کربنات کلسیم (Calcium Carbonate) با فرمول شیمیایی CaCO₃ یک ماده معدنی بسیار پرکاربرد در صنایع مختلف است. این ماده بیش از 4 درصد از پوسته زمین را شامل می‌شود و در اغلب نقاط جهان یافت می‌گردد.

ترکیبات و ویژگی‌های کربنات کلسیم

کربنات کلسیم (Calcium Carbonate) نوعی ماده معدنی به شکل پودری سفید رنگ است. کربنات کلسیم موجود در طبیعت غیرسمی، بی‌بو، بی‌مزه و کاملاً بی‌خطر است از این روی در صنعت داروسازی کاربرد بسیار دارد. این ماده در آب معمولی تقریباً نامحلول است ولی در آب حاوی دی اکسید کربن به آرامی حل می‌شود. مهمترین کانی‌های آن عبارتند از آراگونیت، سنگ آهک، ماربل و تراورتن.

کاربردهای کربنات کلسیم

یکی از مهمترین ویژگی‌های کربنات کلسیم خاصیت پُرکنندگی (Filler) آن است. با اضافه شدن به مایعات و جامدات، قادر است خاصیت شکل‌پذیری و مقاومت مکانیکی آن‌ها را افزایش دهد و یا وزن مخصوص آن‌ها را تغییر دهد. افزایش مقاومت حرارتی، کاهش قیمت تمام شده به علت ارزان بودن از مزایای کربنات کلسیم است. همچنین تغییر در غلظت و افزایش کیفیت محصول، خاصیت جذب روغن پائین، درخشندگی مناسب، سختی کم و پخش سریع از دیگر ویژگی‌های ارزشمند این ماده معدنی پرکاربرد است.

صنایعی که از این ماده معدنی استفاده می‌کنند عبارتند از:

• صنایع سرامیک و لعاب:

  کربنات کلسیم، به دلیل ویژگی‌های ارزشمند خود، در تولید سرامیک و همچنین لعاب بسیار مورد توجه است. قیمت ارزان کربنات کلسیم باعث کاهش چشمگیر هزینه‌های تولید سرامیک می‌شود. همچنین کربنات کلسیم یکی از منابع تولید اکسید کلسیم است. این ماده علاوه بر استفاده به عنوان ماده کمک ذوب در کوره، منجر به افزایش استحکام پخت در دمای بالا و هچنین افزایش مقاومت شیمیایی و مکانیکی بدنه سرامیک می‌شود. در صنعت لعاب‌سازی این ماده با کاهش نقطه ذوب و همچنین ضریب انبساط حرارتی، لعاب را تقویت می‌کند.

• صنایع شیشه:

  در فرآیند تولید شیشه باید از مواد پُرکننده فاقد آلاینده و آلودگی با پایداری شیمیایی استفاده شود. خلوص بالا و پایداری شیمیایی کربنات کلسیم، آن را به یکی از مواد پُرکننده در این صنعت تبدیل کرده است. استفاده به عنوان ماده کمک ذوب، ماده نگهدارنده و اصلاح‌کننده غلظت از کاربردهای این ماده در فرآیند تولید شیشه است. کربنات کلسیم، مقاومت فشاری، خصوصیات مکانیکی، فیزیکی، ظاهری و میزان استحکام شیشه را بهبود می‌دهد. در عین حال قیمت پایین آن، کاهش هزینه‌های تولید را نیز در پی دارد. از آنجایی که ناخالصی مواد اولیه منجر به کاهش کیفیت و اثرات منفی در شیشه تولیدی می‌شود، کربنات کلسیم قابل استفاده در این صنعت باید بسیار خالص بوده و ناخالصی‌های فلزی آن بسیار کم باشد.

• صنایع حفاری نفت و گاز:

  کربنات کلسیم کاربرد کلیدی در حفاری چاه‌های نفت و گاز دارد، چرا که به عنوان ماده پُرکننده یکی از مهمترین و پرمصرف‌ترین مواد تشکیل دهنده گِل حفاری است. این ماده معدنی به دلیل ماهیت قلیایی خود اسیدیته محیط را کاهش داده و از خوردگی مته حفاری جلوگیری می‌نماید که نتیجه آن صرفه‌جویی بسیار قابل توجه در هزینه‌ها است.

  از طرف دیگر، در هنگام حفاری مقادیر بسیار زیادی آب آلوده و اسیدی تولید می‌شود که در صورت ورود به طبیعت، آسیب‌های جبران ناپذیری به محیط زیست وارد می‌گردد. استفاده از کربنات کلسیم با دانه‌بندی مناسب با توجه به خاصیت قلیایی آن، در تصفیه آب و از بین بردن مواد زیان‌آور و اسیدی ناشی از حفاری نقش مهمی دارد.

• صنایع فولاد و ذوب آهن:

  از سنگ آهک به عنوان ماده کمک ذوب و تنظیم کننده دما در تولید فولاد استفاده می‌شود. کربنات کلسیم یکی از منابع اکسید کلسیم یا آهک زنده است که در تشکیل سرباره و همچنین به عنوان جداکننده و جمع کننده عناصر زباله (فسفر، آلومینیوم، گوگرد و سلیس) در فرآیند تولید فولاد کاربرد دارد.

  آهک زنده با کاهش فسفر موجود در فولاد، از کاهش شکل‌پذیری فولاد و همچنین شکستن آن در هنگام کار سرد جلوگیری می‌کند. همچنین، گوگرد فولاد را شکننده می‌کند و موجب ترک و آسیب به آن می‌شود؛ آهک زنده با کاهش گوگرد به طور چشمگیری از اثرات منفی آن می‌کاهد.

  از مزایای دیگر این ماده استفاده از آن در کارخانه‌های ذوب آهن به منظور جذب گازهای سمی (HF,SO2,HCI) و کنترل آلودگی هواست.

• صنایع پلاستیک و PVC:

  کربنات کلسیم در صنعت پلاستیک به عنوان ماده پُرکننده استفاده می‌شود. همچنین در تولید محصولاتPVC، با استفاده از کربنات کلسیم پوشش‌دار(کوتد) پراکندگی ذرات و خواص مکانیکی محصول بهبود یافته و مقاومت آن در مقابل رطوبت افزایش می‎‌یابد. استفاده از این ماده به عنوان پُرکننده در PVC کابل و سیم نیز مانع آتش‌سوزی این محصولات می‌شود.

• صنایع لاستیک:

  استفاده از پودر کربنات کلسیم در تولید لاستیک منجر به کاهش دمای ذوب در کوره، بهبود بافت سطح لاستیک تولیدی و همگن‌سازی مواد اولیه می‌شود. همچنین استفاده از این ماده پایداری و استحکام لاستیک، ضخامت، سختی و مقاومت آن در برابر سایش و در نتیجه طول عمر محصول را افزایش می‌دهد. با توجه به قیمت ارزان این ماده، استفاده از آن در فرآیند تولید لاستیک منجر به کاهش چشمگیر هزینه‌های تولید می‌شود. با استفاده از کربنات کلسیم �