کربنات کلسیم

صنايع فولاد:
تا پيش از سال ۱۹۶۰ آهك به عنوان كمك ذوب در فولاد سازي و همراه با ديگر مواد و به روش كوره روباز (Open Furnance) ، استفاده مي شده است. ميزان آهك مصرف شده براي تهيه يك تن فولاد حدود ۱۳ كيلوگرم است. از سال ۱۹۶۰ به اين سو و با رواج روش كوره هاي بازي اكسيژني (BOF) Basic Oxygen Furnance ، فقط از آهك به عنوان كمك ذوب استفاده مي شود و ميزان آهك مصرفي به حدود ۵۰ تا ۱۰۰ كيلوگرم در تن افزايش يافته است. مقدار آهك مصرفي براي صنايع فولاد از حدود ۴/۱ ميليون تن در سال ۱۹۶۱ به ۱/۸ ميليون تن در سال ۱۹۷۹ افزايش يافته است .
در امريكا بر آهك زنده حدود ۱۰ تا ۳۰ درصد اكسيد منيزيم زنده مي افزايند. گوگرد و فسفر از عناصر مزاحم شمرده مي شوند و به اين دليل است كه ميزان آنها در سنگ آهك بايد ناچيز باشد. نقش آهك علاوه بر كاهش دماي ذوب، به عنوان جداكننده و جمع كننده عناصر زايد و از جمله گوگرد،فسفر، آلومينيوم و سيليس و با افزايش آن به سرباره نيز اهميت دارد.

مصارف متالورژي آهك:
براي ذوب كردن كانسنگ برخي از فلزات نظير مس از آهك استفاده مي كنند. آهك علاوه بر كاهش دماي ذوب موجب جذب گاز SO2 مي گردد. در فلوتاسيون مواد معدني از آهك به عنوان كنترل كننده PH محلول استفاده مي شود. در بيشتر روشهاي استخراج منيزيم از آب دريا، آهك نيز به كار مي رود. در تهيه آلومينيوم به روش باير، ميزان قابل توجهي آهك مصرف مي گردد. در استحصال طلا به روش سيانوراسيون نيز آهك را به كار مي برند.

مصارف بهداشتي آهك:
•بهبود كيفيت آب آشاميدني :
بي كربنات موجود در آب با افزودن آهك راسب شده و موجب كاهش سختي آب مي گردد. براي استريل كردن آب به كمك آهك، نخست PH آب را براي مدتي از ۳ تا ۱۰ ساعت و در حدود ۵/۱۱ تثبيت مي كنند. سپس با وارد كردن گاز CO2 سطح PH آب را به ميزان استاندارد (۵/۷ = PH ) كاهش مي دهند. بخش اعظم آهك به صورت لجن ته نشست مي گردد. آهك همچنين موجب راسب شدن تركيبات فسفاته و نيتروژن مي گردد.
•كنترل PH پسابها و راسب كردن مواد زايد.
•خنثي كردن پسابهاي اسيدي كارخانه ها
•كنترل آلودگي هوا، در كارخانه هاي ذوب فلزات و نيز به عنوان جذب كننده گازهاي سمي نظير HCl , HF , SO2 و ... از آهك استفاده مي كنند.

مصارف شيميايي آهك :
•در تهيه كربنات و بي كربنات سديم به يك تن كربنات سديم در حدود ۷۰۰ كيلوگرم آهك نياز است.

•تهيه كاربيد كلسيم:
مخلوط آهك و كك در كوره الكتريكي و دماي ۳۰۰۰ تا ۳۴۰۰ درجه سانتي گراد به كاربيد كلسيم تبديل مي شود. براي تهيه يك تن كاربيد كلسيم به حدود يك تن آهك احتياج است. از كاربيد كلسيم به منظور توليد گاز استيلن (C2H2) استفاده مي شود. هم اينك، گاز استيلن را از گاز اتيلن تهيه مي كنند و اين روش از كاربيد كلسيم مناسبتر است.

•مواد شيميايي آلي:
براي تهيه تركيبهاي اتيلن و پروپيلن، گليكولها، نمكهاي آلي كلسيم دار و همچنين تصفيه و تغليظ اسيد سيتريك و گلوگز، به آهك نياز است.

•تهيه منيزيم از آب دريا، تهيه نمك طعام و حشره كشها و مواد رنگي
آهك و سنگ‌آهك منبع CaO در كشاورزي، ساختمان سازي (خاك، پايدارسازي، ملات، آجرهاي ماسه ـ آهك)، سفيدكننده و... هستند. دولوميت به عنوان منشاء CaO و MgO در كشاورزي، اكسيد منيزيم (نسوز، شيشه، مواد شيميايي، ...) بكار مي‌رود.
مصرف آهك در كاغذ سازي:
در صنعت كاغذ سازي به منظور تهيه پالپ سولفات، استفاده دوباره از كربنات سديم و تهيه هيپوكلريت كلسيم كه خاصيت سفيد كنندگي دارد از آهك استفاده مي كنند.

مصرف آهك در مصالح ساختماني و سراميك:
به عنوان ملات، روكش داخل ساختمان و در شيشه سازي به عنوان كمك ذوب از آهك بهره مي گيرند. در ديرگدازهاي دولوميتي آهك نيز به كار مي رود. در تهيه سيمان نيز آهك، ماده اصلي و عمده را تشكيل مي دهد.
سنگ‌آهك، دولوميت (به ندرت مرمر) را خرد كرده، به عنوان مصالح ساختماني در شن‌ريزي و پركننده بكار مي‌رود كه اين براساس مقاومت و سختي، اندازة ذرات، خواص شيميايي وجود يا عدم وجود غبار، رس، نمك و خاك صورت مي‌گيرد. به ‌طور كلي از آهك در زيرسازي بزرگراه‌ها كمتر استفاده مي‌شود.
سنگ آهك مي‌تواند به دقت دانه‌بندي شود و به عنوان پركننده در محصولات صنعتي بيشماري بكار رود. استانداردهاي آن از پركننده‌هاي خام و ارزان مانند آسفالت و سيمان تا نوع دانه متوسط (بتونه) و بسيار دانه‌ريز را شامل مي‌شود.

داروسازي :
کربنات کلسيم در آب معمولي تقريبا نامحلول و در آبي که مقداري دي اکسيد کربن داشته و يا نمک هاي آمونيومي آن زياد باشد به آرامي حل مي شود. در الکل تقريبا نامحلول بوده و در اسيد استيک و اسيد کلريدريک و اسيد نيتريک مي جوشد.
کربنات کلسيم خاصيت آنتي اسيدي دارد و در نواقص کليوي و درمان استئوپروزيس به کار رفته و مکمل کلسيم است. کربنات کلسيم در بيماران مبتلا به هيپرفسفاتمي همراه با نقص کليوي توصيه مي شود زيرا با پيوستن به فسفات مانع جذب بيشتر فسفات از طريق معده و روده مي گردد .
کربنات کلسيم در داروهاي هومئوپاتي Homoepathic ( نوعي دارو درماني ) و در افزودني هاي خوراکي هم کاربرد دارد . به علاوه با توجه به دارا بودن خاصيت جذب سطحي ، در داروهاي ضداسهال نيز به کار مي رود .
کربنات کلسيم با اسيد معده به صورت کلريد کلسيم درآمده و گاز دي اکسيد کربن حاصل در برخي از بيماران ممکن است باعث نفخ معده شود. مقداري از کلسيم در لوله گوارشي جذب مي شود ولي در حدود ۸۵ درصد آن مجددا بصورت نمک هاي کلسيم نظير کربنات کلسيم دفع مي گردد.
به طور معمول در هربار ، يک گرم کربنات کلسيم به عنوان آنتي اسيد خورده مي شود و غالباً همراه با آنتي اسيدهاي ديگر به ويژه آنتي اسيدهاي منيزيم دار تجويز مي شود.
از کلسيت براي تهيه کلريد کلسيم CaCl2 ، بروميد کلسيم CaBr2 ، يديد کلسيم CaI2 و اکسيد کلسيم CaO استفاده مي شود که هريک داراي مصارف متعددي در صنايع داروسازي حتي براي تهيه داروهاي دامپزشکي نيز کاربرد دارد .
از کلريد کلسيم CaCl2 دارويي تهيه مي کنند که در بدن توليد اسيد مي کند و در مواردي که يون کلسيم در بدن کم باشد ، براي تأمين سريع کمبود آن از کلريد کلسيم استفاده مي شود . از ترکيبات دارويي کلريد کلسيم در درمان عوارض حساسيت هايي مانند کهير ، تنگي نفس ، خارش و ساير التهابات ناشي از حساسيت استفاده مي گردد .
کلريد کلسيم باعث سرعت در انعقاد خون شده و براي جلوگيري از خونريزي هاي شديد استفاده مي شود . به علاوه اين ماده در درمان بي نظمي هاي ضربان قلب به عنوان مکمل به داروهاي مربوط به نارسايي هاي قلبي افزوده مي شود . از کلريد کلسيم براي درمان عوارض اسهال ، استفراغ و در عرق کردن مسلولين نيز استفاده مي گردد .
از بروميد کلسيم CaBr2 به عنوان ضد تشنج در درمان بيماري صرع استفاده مي شود . اين ماده در تسکين دردهاي معده نيز تأثير دارد.
از يديد کلسيم CaI2 براي تهيه پمادهاي ضدبيماري پوستي و ورم مفاصل مزمن استفاده مي شود .
اکسيد کلسيم CaO مصرف بسياري در تهيه آب آهک دارد که براي از بين بردن زگيل و دمل مورد استفاده قرار مي گيرد . آب آهک در مسموميت هاي ايجاد شده با اسيد سولفوريک و اسيد اگزاليک به عنوان ضد سم کاربرد دارد.
ترکيبات کلسيم فوق الذکر در تهيه داروهاي دامپزشکي نيز مصارف گسترده اي دارد.
کربنات کلسيم به صورت پودر ترکيبي کربنات کلسيم ، پودر ترکيبي کربنات منيزيم و قرص ترکيبي کربنات منيزيم است . همچنين سوسپانسيون آلومينا ، منيزيا و کربنات کلسيم ، قرص آلومينا ، منيزيا و کربنات کلسيم و قرص کربنات کلسيم از نمونه هاي ديگر فرآورده هاي دارويي کربنات کلسيم است.

پركننده:
بيشترين كاربرد كربنات كلسيم خاكي و كربنات كلسيم ته‌نشيني (Precipitated) در كاغذ، پلاستيك و رنگسازي است. كاغذ از شبكة سلولزي تشكيل شده كه فيبرهاي آن با ذرات كاني دانه‌ريز پر مي‌شود، موادي پوششي براي افزايش كيفيت چاپ برروي كاغذ در كاغذسازي استفاده مي‌شوند كه كربنات كلسيم مي‌تواند۵۰-۵% آن را تشكيل دهند.
كربنات كلسيم مي‌تواند به عنوان رنگدانه و كاهندة نياز به پليمر عمل كند، لذا در ورقه‌ها، لوله‌ها و پنجره‌هاي PVC، ۵ تا ۳۵% از تركيب را به خود اختصاص مي‌دهد. در رنگسازي ۳۵-۱۰% از حجم را امولسيون‌هاي آبي يا حلال‌ها را مي‌تواند كربنات كلسيم شامل شود تا از مقدار TiO2 مصرفي بكاهد.

ديگر مصارف آهك:
•کربنات کلسيم عامل احيا در استخراج فلزاتي چون اورانيوم، زيركونيم ، توريوم و بريليم است.
•به عنوان اكسيژن زدا، سولفورزداDesulfurization يا كربني شدن Decarburization براي انواع آلياژهاي آهني و غير آهني استفاده مي گردد.
•به عنوان عامل آلياژي در توليد آلومينيوم، بريليم ، مس، سرب و آلياژهاي منيزيم استفاده مي شود.
•به عنوان عامل احيا براي بريليم
•آب زدايي(Dehydrating) انواع روغن ها و نفت
•لوله ها و استوانه هاي خلاء
•انواع كودكشاورزي، بتون و گچ ديوار
•كلسيم يك جزء سازنده لازم صدف ها، استخوانها، دندانها و ساختارهاي گياهي است.
•كارخانه هاي قند و شكر:
در تهيه قند و شكر ، از آهك براي تصفيه و جداسازي تركيبات فسفاته و اسيدهاي آلي استفاده مي شود. در كارخانه هايي كه از چغندر استفاده مي كنند به ازاي هر تن شكر، ۲۵۰ كيلوگرم آهك و در كارخانه هايي كه از نيشكر تغذيه مي شوند، براي تهيه هر تن شكر ، ۲ تا ۷ كيلوگرم آهك به كار مي گيرند.

•صنايع نفت:
براي خنثي كردن تركيبات آلي سولفورها، بي اثر ساختن گاز SO2 و تهيه گريس مخصوص از آهك استفاده مي شود.

•در چرم سازي:
براي جدا كردن مو يا پشم از پوست حيوانات از آهك بهره مي گيرند.

•در كشاورزي:
براي كنترل PH آب از آهك استفاده مي كنند.

استانداردها:
ويژگي‌هاي عمومي لازم از نظر اندازه براي سنگ‌آهك و دولوميت. >1متركوب، >30 cm سنگ ساختماني، سنگ‌چين، ۲۰-۱ cm مصالح براي راه‌آهن، بتون، سنگ‌فرش، موزائيك، سيمان، ۵-۲/۰cm، مواد شيميايي و شيشه، ۸-۳ cm پركننده، غذاي ماكيان، >4cm آهك كشاورزي، >3cm ريخته‌گري، >2/0mm پركننده، ساينده، لعاب و ميناكاري، خاكة معدني، حل‌كننده‌هاي موم ضد حشرات و قلع، <1/0 mm معرف‌هاي گوگردزدايي از دودكش‌ها.

مصالح بتون:
بدون رس، ميكا، شيل يا ديگر ذرات ورقه‌اي، گوگرد محلول يا مواد آلي، سيليس آمورف خيلي كم، ۰۶/۰-۰۴۰/۰% كلريد.

سيمان:
۶۵% CaCO3 با آلكالي كم، >4% MgO، >5/1% اسيد اينزول، > 1/0% فلوئور، >5/0% سرب، روي و فسفر، >3% نقصان در اثر حرارت.

اطفاء حريق:
خاكه زغالي (Coal Dust Fire Dampener) >4% سيليس، ۱۰۰% با اندازة ۸۴۰ ميكرومتر و ۷۰% با اندازه ۷۵ ميكرومتر

مصالح ساختماني:
استانداردها متغير است و وابسته به نوع مصرف.

Dimension Stone (سنگ قواره):
مهمترين خصوصيت براساس ...موسسه استاندارد و آزمايش مواد آمريكا، جذب آب، وزن مخصوص كل، مدول گسيختگي، مقاومت تراكمي، مقامت دربرابر سايش و مقاومت خمشي است.
۹۵-۸۵% = CaO، حداكثر ۵% = MgO و مواد نامحلول، ۱۰۰% ۲ ميلي‌ليتر، براي خنثي سازي شيرابه‌هاي اسيدي ۲۰۰ ميكرومتر.

آهك مصرف گوگردزدايي دودكش:
CaCO3 95%، حداكثر سيليس ۲%، Fe2O3 1%، Al2O3 1%، Mg 1%، MnO2 02/0%، ppm 1000 كلر، واكنش‌پذيري حداقل ۵۰% در ۳۰ دقيقه، ۹۰% در ۹۰ دقيقه، ايندكس بانر، حداقل ۵/۹ در مش ۲۰۰، اندازة ذرات حدود ۸۴% ۴۵ ميكرومتر. سنگ آهك بايد بدون چوب، رس، پلاستيك، سنگ‌ريزه، فلز، مواد آلي و ديگرمواد زيان آور باشد.

پركننده:
كربنات كلسيم خاكي(طبيعي) خشك با ۸۰% درخشندگي (بتونه) تا ۹۶% (كاغذ)، جذب نفت ۲۱-۱۸، مساحت سطح۴-۵/۱ m2/g، چگالي كل ۸/۰-۶/۰ g/cc ، PH 5/9-9 در پلاستيك نيازمندي‌هاي ديگر شامل سرب، مس و منگنز كم (چون مانع جوش‌خوردن مي‌شود)، >005/0% CaO، >02/0% MnO در اسباب‌بازي‌هاي كودكان، كربنات كلسيم ته‌نشين شدة CaCO3 98%، ۵/۱-۵/۰% MgCO3، ۱/۰% Fe2O3، ۸/۰-۳/۰% رطوبت، درخشندگي در حال خشك ۹۸%، جذب روغن ۵۰-۳۰، مساحت سطح ۸ m2/g ، چگالي۳۰-۱۰ پوند بر فوت مكعب اندازة متوسط ذرات ۵/۱-۵/۰ ميكرومتر.

صنعت شيشه:
آهك مصرفي براي شيشه تخت:
حداكثر ۸۵/۵۴ % CaO، حداكثر ۸/۰% MgO ، اسيد اينزل ۶/۰% ، Fe2O3 075/0%، Al2O3 35/0%، سولفات ۰۵/۰-۵/۱ ميكرومتر، ۱/۰% كربن آزاد و ۰۵/۰% رطوبت.

آهك براي استفاده در ظروف شيشه‌اي :
حداكثر ۱/۰% Fe2O3 ، ۰۰۱/۰% Cr2O3 ، ۱/۰% رطوبت. افزودني‌هاي ديگر شامل مواد رنگزا (كروم، كبالت، منگنز، فلزات (سيماب آلومينيوم و برنز) و مواد نسوز (زيركن، كروميت، كروندم)).

آهك مورد استفاده در نسوز:
دولوميت مرده (Dead Burned) با درجة خلوص بالا، ۴۱-۳۶%=MgO، ۶۲-۵۸% =CaO،
۵/۱-۵%=SiO2، ۸/۰-۲/۰% =Al2O3، ۵/۰-۰/۱%=Fe2O3، (حداكثر۲ % تركيب SiO2 ، Al2O3 و Fe2O3 )3/0-1/0%= MnO، چگالي ۰۰/۳ g/cm ، >8 % تخلخل، اندازة بلوري ۲-۲۰ ميكرومتر.

دولوميت:
حداقل ۵/۲۹% CaO، ۴/۲۱% MgO، حداقل ۶/۰% اسيد اينزول، ۲۵/۰% Fe2O3، ۴/۰% Al2O3، سولفات ۲/۰%، كربن آزاد ۴/۰%، رطوبت ۱/۰% .

بازيافت:
كلسيم همراه شيشه بازيافت مي‌شود، هرچه مقدار خميرة شيشه بيشتر باشد كربنات كلسيم يا دولوميت كمتري مورد نياز است. كربنات كلسيم ته‌نشين، قابليت بيشتري براي بازيافت دي‌اكسيد كربن و گرما از كارخانه كاغذ سازي دارد و آهك براي باز توليد پيش‌مادة مصرف مي‌شود و خود نيز در چندين مرحله از فرآيند باز توليد مي‌شود. بازيافت كاغذ روبه افزايش است، گرچه براي روشن‌سازي خميرة تيره‌تري كه ايجاد مي‌كند پركننده روشن‌تري نياز است.

سيمان:
بازيافت از بتون براي زير سازي جاده استفاده مي‌شود. با اين وجود استفاده از آنها به دو دليل مسئله دار است:
۱ـ مقاومت كمتر درمقايسه با مصالح
۲ـ نرخ جذب بيشتر دانه‌ريز، نيازمند آسفالت بيشتر در بتون‌هاي آسفالتي و آب بيشتر در سيمان پورتلند است.
مقدار آسفالت‌هاي بازيافتي از جاده‌ها به‌طور قابل توجهي بيشتر از جاده‌هاي بتوني است كه مي‌توانند با اضافه كردن مواد نفتي آنرا احياء كرد. (حدود ۳۵% از آسفالت كهنه را مي‌توان به آسفالت تازه تبديل كرد). در حال حاضر دولت‌ها قيد مي‌كنند كه نخاله‌هاي ساختماني كه دفع مي‌شوند مي‌بايست كمترين تعداد مواد قابل بازيافت را داشته باشند.

جايگزين‌ها:
پركننده:
تري‌هيدرات آلومينيوم، باريت، فلدسپار، كائولن، ميكا، نفلين سينيت، پرليت، پيروفيليت، تالك، سيليس ميكروكريستالين، سيليس خاكي، سيليس سنتز شده، ولاستونيت.

مصالح ساختماني:
بازالت، چرت، دياباز، گنيس، گرانيت، كوارتزيت، ماسه سنگ، شن و ماسه، شيست، سرباره، اسكوري، خاكستر آتشفشاني.

منبع MgO:
منيزيت، منيزياي آب دريا يا باريت، بروسيت، هانتيت.

پاسخ دهید