Использование карбоната кальция в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве

Свойства

В обычных условиях углекислый кальций – вещество белого цвета, практически нерастворимое в воде и этаноле. Плотность составляет 2,74-2,78 г/см3. При повышении температуры до 825 С в условиях избыточного давления углекислого газа карбонат кальция, не разлагаясь, плавится. Процесс разложения запускается при достижении температуры 900-1000 С.

Из химических свойств можно отметить то, что углекислый кальций – средняя соль, образованная в результате взаимодействия сильного гидрооксида кальция Ca(OH)2 и слабой угольной кислоты H2CO3. Находясь в воде, вещество подвергается гидролизу. В процессе разложения при температуре в 900-1000оС из CaCO3 выделяется углекислый газ (кислотный оксид) CO2 и негашёная известь CaO (основной оксид).

Растворение в воде карбоната кальция может происходить в случае избытка углекислого газа, при этом инициируется процесс образования гидрокарбоната кальция Ca(HCO3)2. Именно этому физико-химическому процессу мы обязаны образованием сталактитов и сталагмитов. В результате обратного процесса – превращения в условиях низкой концентрации углекислого газа гидрокарбоната кальция в плохо подвергающийся растворению осадок карбоната кальция – запускается в работу процесс образования карстовых пещер – одного из красивейших природных явлений.

В процессе обжига CaCO3 совместно с углеродом при температуре свыше 1500оС происходит выделение угарного газа CO и образования карбида кальция CaC3. Также в процессе взаимодействия карбоната кальция с сильными кислотами происходит выделение угольной кислоты c последующим распадом её на углекислый газ и воду. Кроме того, углекислый кальций способен вступать в химические реакции с оксидами, простыми и сложными веществами.

Карбонат кальция в природе

Карбонат кальция обычно присутствует в горных породах в виде известняковых и меловых пластов, достаточно распространённых в земной коре. Происхождение его или органическое, или хемогенное (осадочное, возникшее в результате испарения водных растворов). Органические отложения возникли по преимуществу в меловой период путём накопления останков обитающих в море моллюсков, зоопланктона, кораллов. Углекислый кальций и сегодня можно видеть в составе скелетов множества морских животных, в панцирях брюхоногих моллюсков, в яичной скорлупе, жемчуге.

Существуют три кристаллические структуры – полиморфные модификации карбоната кальция: арагонит, кальцит и фатерит (ватерит). Наиболее распространённой и устойчивой структурой выступает тригональная кристаллическая модификация кальцита. Именно он в виде бывших раковин простейших организмов входит в состав известняков, на 1/10 часть заполняющих все горные породы. Менее распространён арагонит, формирующийся в коралловых скелетах и моллюсковых раковинах. Фатерит встречается достаточно редко, к тому же он не устойчив и быстро преобразуется в кальцит или арагонит.

В природе карбонат кальция, пребывающий в горных породах, представлен такими минералами, как мел, известняк, мрамор, тавертин.

Применение

В медицине

Углекислый кальций находит широкое применение в медицине. Он оказывает на человеческий организм антацидное – восполняющее дефицит кальция – и противоязвенное воздействие. Помимо этого, химическое соединение активно используется при изготовлении предметов гигиены, например, зубного порошка и зубной пасты. Здесь также уместно будет вспомнить использование CaCO3 в качестве наполнителя при производстве бытовой химии, применяемой для чистки сантехнических изделий.

В строительстве

Строительная отрасль – основной потребитель карбоната кальция, так как он очень хорошо востребован и в качестве строительного материала, и в роли заполнителя известняка при возведении дорог или в процессе обжига в печах при изготовлении строительной извести. Кроме того, его можно видеть и в составе повсеместно используемых шпатлёвок и герметиков.

Интересный факт. Самое древнее сооружение на земле – пирамида Хуфу, носящая название «Великая пирамида», полностью сделанная из мела. Вернее, из 2,5 млн известняковых блоков весом в 2,5 тонны каждый. Многие строители древности часто добавляли в кладочный раствор рисовый отвар и яйца. Зачем они это делали? Дело в том, что содержащийся в них белок за счёт распада (сопровождающегося целым набором химических реакций) ускоряет и повышает прочность раствора, катализируя рост кристаллов карбоната кальция.

В промышленности

Сфера промышленности – тоже один из важных потребителей CaCO3, где он более всего находит употребление в технологиях приготовления пластмасс. Примером выступают поливинилхлорид, полиолефины и полиэфирные волокна. Также углекислый кальций играет роль наполнителя в технологиях изготовления резины, красок, силикатного стекла.

А вот в процессе производства бумаги роль у него другая: здесь карбонат кальция служит в качестве отбеливателя, раскислителя и наполнителя. Используется он и в процессе очистки железа во время плавки железной руды в доменных печах. Находит применение и нефтяной промышленности как добавка в буровые растворы, а также в качестве перекрытия для пластов, и как уплотнитель фильтрационной корки. В роли корректора кислотности и щёлочности воды его можно встретить в плавательных бассейнах.

Достаточно широко распространён карбонат кальция в пищевой промышленности, где он применяется как в виде добавок, так и в процессе рафинирования сахара.

Сфера применения CaCO3 непрерывно расширяется. Так, несколько лет назад группой учёных из России и Израиля был разработан метод синтеза частиц карбоната кальция с целью доставки в клетки человека необходимых лекарств. Тем самым сделано перспективное в медицинском отношении открытие.

В сельском хозяйстве

Здесь стоит отметить, что углекислый кальций, прежде всего, активно используется для раскисления почв. Он улучшает структуру почвы и способствует формированию крепкой корневой структуры растений. Также его можно видеть и в составе целого ряда удобрений, а именно углеаммонийной соли, осаждённого углекислого кальция, углекислого кальция тяжёлого и ряда других удобрений. Активно применяется и в процессе борьбы с вредителями, и в области животноводства, особенно для питания КРС, коров, кур.

Карбонат кальция обладает рядом полезных свойств, таких как низкая растворимость в воде, доступность и экологическая безопасность. Благодаря этим качествам вещество находит широкое применение в различных отраслях, включая производство строительных материалов, сельское хозяйство, пищевую промышленность и другие. 

Также новости новости рынка полимерной индустрии читайте на Производства.рф и телеграм канале.