کربنات کلسیم رسوبی (PCC) چیست؟

کربنات کلسیم رسوبی درواقع کربنات کلسیمی است که با استفاده از  شیوه‌های شیمیایی و با خلوص بالا تولید می‌شود. نام دیگر کربنات کلسیم رسوبی کربنات کلسیم سنتزی است. با نام  کربنات کلسیم تصفیه‌شده یا مصنوعی هم شناخته می‌شود. فرمول شیمیایی آن (CaCO3) است. اتم های کلسیم، کربن و اکسیژن سه ماده معدنی مختلف کربنات کلسیم را تشکیل می‌دهند. کلسیت متداول ترین آرایش برای کربنات‌های کلسیم رسوبی و معدنی یا زمینی است که  از نظر هندسی شکل شش ضلعی دارد. آراگونیت شکلی از کربنات کلسیم رسوبی است که  کمتر رایج است و  ساختار بلوری ارتورومبیک سوزن گسسته یا خوشه‌ای دارد.  شکل کربنات کلسیم واتریت بسیار نادر و به طور کلی ناپایدار است.

در شرکت کاوش گستر فانیذ این ماده را از فرآوری ضایعات کارخانهٔ قند تولید می‌کنیم. قبل از اینکه به توضیح این محصول بپردازیم، ابتدا قدری دربارهٔ کربنات کلسیم معدنی (GCC) صحبت می‌کنیم.

کربنات کلسیم (GCC) چیست؟

کربنات کلسیم یک ترکیب شیمیایی با فرمول CaCO3 است که در سنگ‌ها، مواد معدنی کلسیت و آراگونیت یافت می شود. کربنات کلسیم ماده اصلی مروارید و پوسته خارجی موجودات دریایی و همچنین تخم مرغ است.

کلسیم ماده معدنی است که به طور طبیعی در غذاها یافت می شود و برای بسیاری از کارکردهای طبیعی بدن خصوصاً تشکیل و نگهداری استخوان‌ها ضروری است. کربنات کلسیم در پزشکی برای جلوگیری یا درمان کمبود کلسیم استفاده می شود.

کربنات کلسیم پودری سفید و بی بو و بسیار ریز است که در آب غیرمحلول و در دمای معمولی پایدار است. وقتی این ترکیب تا دماهای بالا  تا مرحله تجریه شدن حرارت داده می شود با آزاد کردن دی اکسید کربن به اکسید کلسیم تبدیل می شود.

این ماده عمدتا از طریق منابع معدنی طبیعی مختلف آن با استخراج و فرآوری بدست می آید. این ماده همچنین با استفاده از واکنش شیمیایی آهک زنده با آب برای تولید هیدروکسید کلسیم و سپس تیمار با دی اکسید کربن برای رسوب نمک کربنات کلسیم با خلوص بالا در مقیاس صنعتی تولید می‌شود.

کربنات کلسیم از نظر یک دسته‌بندی به سه نوع تقسیم می شود که عبارت است از کربنات کلسیم ساختاری، صنعتی و تولیدی. انواع ساختاری آن کلسیت و آراگونیت و دولومیت است . انواع صنعتی آن سنگ آهک، گچ، سنگ مرمر و تراورتن هستند. از نظر تولیدی کربنات کلسیم به دو دسته تقسیم می‌شود که عبارت است از کربنات کلسیم معدنی و رسوبی.

کاربرد کربنات کلسیم در صنعت

کاربرد اصلی  کربنات کلسیم در صنعت  ساختمان‌سازی است  و به‌عنوان مصالح ساختمانی به کار می‌رفته است  اما امروزه به دلیل تغییرات جوی مانند بارش باران های اسیدی به‌تنهایی در ساختمان‌سازی  استفاده  نمی‌شود  و فقط به‌عنوان ماده اولیه جهت تولید مصالح ساختمانی کاربرد دارد.

کربنات کلسیم برای خالص‌سازی آهن از سنگ آهن در کوره انفجاری استفاده می‌شود. از  این ترکیب همچنین  در صنعت نفت برای آب‌بندی و درزگیری چاه‌های حفاری استفاده می‌شود.

این ترکیب همچنین برای تنظیم پ‌هاش (PH) استخرهای شنا و حفظ حالت قلیایی و خنثی‌سازی ویژگی اسیدی ترکیبات ضدعفونی‌کننده‌ی استخرها  به کار می‌رود. کربنات کلسیم  ماده اولیه در پالایش قند از چغندرقند نیز هست.

در داروسازی از کربنات کلسیم در داروها و به‌ویژه قرص‌های کلسیم استفاده می شود که در واقع برای پیشگیری از پوکی استخوان و تقویت و استحکام مفاصل مفید است.  این ترکیب در تولید اکسید کلسیم و خمیردندان، به عنوان نگهدارنده مواد غذایی و نگهدارنده رنگ طبیعی برای محصولاتی مانند سیب  ارگانیک به کار گرفته می‌شود.

کربنات کلسیم سال‌هاست که در صنعت تولید پلاستیک به‌عنوان فیلر  استفاده می‌شود و علاوه بر اینکه   هزینه ها را کاهش داده موجب  بهبود خواص مکانیکی پلیمرها و پلاستیک ها می‌شود.

کربنات کلسیم مهمترین ماده موجود در آهک کشاورزی است که باعث کاهش اسیدیته مضر در خاک می شود. این ترکیب کیفیت خاک را بهبود می‌بخشد و یک منبع سالم کلسیم برای گیاهان است که  پ‌هاش خاک را تنظیم می‌کند و توانایی خاک‌های اسیدی  را برای  نگهداشت  آب  افزایش می‌دهد و همچنین با وجود این ماده در خاک  ریشه گیاه می‌تواند ریزمغذی‌هایی مانند نیتروژن ، پتاسم و فسفر بیشتری جذب کند.  این ترکیب  برای مقابله با باران‌های مضر و  اسیدی به‌کار برد زیرا  اثرات آسیب‌زننده  باران های اسیدی را  در کل چرخه  آب رودخانه کاهش می‌دهد  و در واقع  اسیدها را  خنثی می‌کند. این ماده مانند سدی مانع نفوذ اسیدیته به خاک های اطراف می شود.

 همان‌طور که پیش‌تر گفتیم کاربردهای اصلی این ترکیب در مصالح ساختمانی است  و همچنین در ساخت  کاشی‌های سرامیکی، گچ تخته سیاه ، تصفیه سنگ آهن، مایعات حفاری چاه نفت ، رنگ‌ها، چسب‌ها و درزگیرها است و علاوه بر این‌ها  در تولید آنتی‌اسید، مکمل کلسیم ، قرص ها و  همچنین در درمان همودیالیز  به کار برده می شود.

اما مشخصات کربنات کلسیم رسوبی طبق جدول زیر است:

کاربرد کربنات کلسیم رسوبی در صنعت

کربنات کلسیم رسوبی بیشترین کاربرد را در  صنایع غذایی و دارویی دارد. کربنات کلسیم رسوبی اغلب  افزودنی عملکردی است که در ساختار مواد دیگر مانند  مواد درزگیر، چسب، پلاستیک، لاستیک، جوهر، کاغذ، داروها، مکمل های غذایی و بسیاری دیگر از موارد صنعتی و تولیدی حضور دارد . در فرآیند ساخت کربنات کلسیم رسوبی، محصولات را می‌توان با اندازه‌های بسیار کوچک، با سطح زیاد، جذب زیاد روغن و یا با تراکم‌های مختلف پودر از تراکم بسیار کم تا فوق العاده بالا تولید کرد.کربنات کلسیم رسوبی با وجود تمام این مزایا یک عیب مهم دارد و آن این است که گاز کربن ‌دی‌اکسید تولید می کند و به همین دلیل برخی کشورها می‌کوشند کمتر از آن استفاده کنند.

کربنات کلسیم رسوبی چطور تولید می‌شود؟

کربنات کلسیم رسوبی به‌طور معمول از فرآوری سنگ معدن به‌دست می‌آید (طی فرآیندی که به شیر آهک معروف است) اما در شرکت کاوش گستر فانیذ توانسته‌ایم آن را از پالایش ضایعات چغندر قند در کارخانجات قند تولید کنیم. فرآید کامل تصفیه و تولید گل صافی در مقالهٔ کربنات کلسیم رسوبی با روکش کربن توضیح داده شده است.

تفاوت‌های کربنات کلسیم رسوبی (PCC) و کربنات کلسیم معدنی (GCC) چیست؟

- درجه خلوص کربنات کلسیم رسوبی بیشتر از کربنات کلسیم معدنی است  و  سیلیس و سرب کمتری دارد.
- شکل و اندازهکربنات کلسیم رسوبی با کربنات کلسیم  معدنی تفاوت دارد.  کربنات کلسیم معدنی بزرگ و نامنظم به شکل رومبوهدری دیده می‌شود؛ اما شکل کریستال کربنات کلسیم رسوبی، به محصول بستگی دارد و ذرات آن یکنواخت و منظم است.
- توزیع اندازه ذرات کربنات کلسیم معدنی بسیار گسترده تر از کلسیم کربنات رسوبی در همان اندازه است. به این معنی که کربنات کلسیم معدنی ذرات بزرگ و ذرات بسیار بیشتری نسبت به کربنات کلسیم رسوبی  دارد و اندازه بزرگترین ذرات کربنات کلسیم معدنی از بزرگترین ذرات کربنات کلسیم معدنی بسیار بیشتر است.
- مقاومت دانه‌های پایین کربنات کلسیم رسوبی در پلاستیک بیش از کربات کلسیم معدنی است. همچنین باید خاطر نشان کرد که توزیع باریک‌تر اندازه ذرات باعث می‌شود  که میزان  جذب روغن زیاد باشد.
- بسیاری از کارخانجات و صنایع تولیدی و صنعتی به‌طور ویژه از یک نوع کربنات کلسیم استفاده می کنند و با توجه به نوع عملکردی که انتظار دارند از کربنات کلسیم رسوبی یا کربنات کلسیم طبیعی در تولید محصولات خود استفاده می‌کنند.