Карбонат кальция используется для производства цемента

Обновлено: 18.05.2024

Природный карбонат кальция - это древнейший строительный отделочный камень, главные отличия которого - это долговечность, исключительные декоративные и экологические качества, чистота цвета, однородность структуры, простота обработки и монтажа, эффективная теплоизоляция, доступная стоимость. Природный фасадный камень - это, возможно, единственный строительный материал, который может называться вечным, по праву считается символом прочности и надежности.

Мрамор - это камень, который применяется для изготовления изделий для интерьера и для отделки зданий. Широкая цветовая гамма делает мрамор универсальным для оформления интерьера. Разнообразные оттенки мрамора возникают благодаря содержанию в большем или меньшем количестве окислов различных металлов и графита. А прожилки, представляющие собой трещины, заполненные природными цементами, образуют на камне неповторимый рисунок.

Кроме того, шпатлевки, различные герметики — все они содержат карбонат кальция в значительных количествах.

Карбонат кальция используется в качестве пищевой добавки Е 170. Эта безопасная пищевая добавка природного происхождения используется как пищевой краситель, разрыхлитель и регулятор кислотности. Кроме того, он предотвращает комкование и слёживание. Для пищевой промышленности его извлекают из мрамора. Это белый порошок без вкуса и запаха. Е 170 используют в составе детского питания, продуктов с содержанием какао, шоколада, твёрдых и плавленых сыров, молочных продуктов и прочее.

Мы обнаружили Е 170 в составе пельменей. Кроме того, изучая информацию о продукции с кодировкой «Е», мы поняли, что многие пищевые добавки смертельно опасны и сделали выводы для себя относительно питания.

Фармакологическое действие. Карбонат кальция ослабляет повреждающее действие соляной кислоты на слизистые желудка и пищевода. Также кальций участвует в образовании костной ткани, свертывании крови, поддерживает стабильную деятельность сердца, осуществляет передачу нервных импульсов. Лекарственные препараты, содержащие карбонат кальция могут быть показаны при изжоге, профилактике остеопороза, профилактике и лечении рахита, кариеса и др. [5].
Мы сходили в аптеку (ул. Кировская 10) и спросили фармацевта, пользуются ли спросом препараты, в которых действующим веществом является карбонат кальция. Фармацевт рассказала, что в настоящее время в России нет ни одного лекарства с действующей регистрацией с единственным активным веществом кальция карбонат, но широко применяются большое число лекарственных препаратов, в которых кальция карбонат присутствует наряду с другими активными веществами. Например, это «Ренни» (содержит карбонат кальция и карбонат магния), «Гевискон», «Кальций Д₃ Никомед Форте» и др. По словам фармацевта, эти и другие препараты с карбонатом кальция очень востребованы.

Для самых различных целей карбонат кальция используется в быту: для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.

Очищенный от посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция — одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Производители пластмассы — одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50 % всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.). Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты).

Теперь давайте рассмотрим основные сферы применения карбоната кальция:

– пищевая промышленность. Здесь данное соединение известно как безопасная для человеческого организма добавка к пище Е170, выступающая, прежде всего, белым пищевым красителем. Среди других функциональных ролей: регулятор кислотного баланса, разрыхлитель, разделитель для сухих молокопродуктов, антислеживатель. Эта субстанция отлично справляется с предотвращением слеживания и образования комков в пищевом сырье и продуктах;

– изготовление бытовой химии (различных композиций для уборки помещений, обувных средств, составов для очищения сантехники и т.д.) и средств гигиены (к примеру, зубных паст);

– целлюлозно-бумажное направление. С помощью углекислого кальция, главным образом, отбеливают бумагу и картон. Также он может применяться для наполнения и раскисления;

– стекольное производство. Выступает одним из главных компонентов при изготовлении стекла и изделий из него, в том числе тары, посуды лабораторной и др. и стекловолокна;

– создание резины, пластических масс и продукции из них (труб, сантехнических приспособлений, плитки, линолеума, ковролина, черепицы и др.). Служит наполнителем и красителем;

– ЛК промышленность. Является важной частью красящего пигмента;

– строительство. Применяется при создании шпаклевок и герметиков;

– экология. Задействуется в системах очистки как эффективный материал для противостояния загрязнению внешней среды;

– медицина. Добавляется в ряд мед. препаратов, в частности предназначенных для лечения недугов костных тканей;

Как вы уже поняли, речь идет об отменном красителе и отбеливателе, поэтому он также находит применение при побелке потолков, покраске деревьев, является основной частью мела, используемого для письма на асфальте и досках.

Известняк, помимо мела и мрамора, является основным минералом, содержащим карбонат кальция - CaCO3, доля которого в известняке обычно находится в пределах 90-99 процентов. Таким образом, вполне естественно, что известняк широко используется в качестве исходного сырья для производства карбоната кальция. Большинство обывателей даже и не представляет, насколько широко и масштабно карбонат кальция используется современной цивилизацией. Поэтому мы считаем совершенно необходимым сделать небольшое отступление, рассказать о данном минерале, о его месте в нашей повседневной жизни.

Производители пластмассы - одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50% всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т.п.), полеолефинов. Изделия из данных видов пластмасс каждый может найти у себя дома - это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т.п. Карбонат кальция составляет порядка 20% красящего пигмента, используемого при производстве красок.

Строительство - еще один из основных потребителей карбоната кальция. Шпаклевки, различные герметики - все они содержат карбонат кальция в значительных количествах. Также, карбонат кальция является важнейшим составным элементом при производстве продукции бытовой химии - средств для чистки сантехники, кремов для обуви, а также широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и даже в пищевой и медицинской промышленности.

И это еще не все. Карбонат кальция также широко используется в очистительных системах, как средство борьбы с загрязнением окружающей среды, при помощи карбоната кальция восстанавливают кислотно-щелочной баланс почвы.

Вот таким удивительным и поистине незаменимым минералом является карбонат кальция, содержащийся в известняковой породе, разработкой месторождений которого занимается Группа Компаний 'Руснерудпром'. Поэтому одной из важнейших задач, которую предстоит решать Группе - это максимально полная реализация огромного потенциала этого минерала.

Карбонат кальция (углекислый кальций) —неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — CaCO₃.

Карбонат кальция является распространенным минералом. В природе встречаются три полиморфные модификации (минералы с одинаковым химическим составом, но с различной кристаллической структурой): кальцит, арагонит и фатерит (ватерит).

Некоторые горные породы (известняк, мел, мрамор, травертин и другие известковые туфы) практически полностью состоят из карбоната кальция с некоторыми примесями. Кальцит является стабильным полиморфом карбоната кальция и встречается в самом разнообразном геологическом окружении: в осадочных, метаморфических и магматических горных породах. Около 10 % всех осадочных пород составляют известняки, сложенные преимущественно кальцитовыми остатками раковин морских организмов. Арагонит является вторым по устойчивости полиморфом CaCO₃ и в основном образуется в раковинах моллюсков и скелетах некоторых других организмов. Также арагонит может образовываться и в неорганических процессах, например в карстовых пещерах или гидротермальных источниках. Фатерит является наименее стабильной разновидностью этого карбоната, и очень быстро превращается в воде либо в кальцит, либо в арагонит. В природе встречается относительно редко, когда его кристаллическая структура стабилизирована теми или иными примесями

Известняки широко распространены в природе. Их огромные залежи, образовавшиеся миллионы лет назад из скелетов морских животных, составляют примерно 20% от общего количества осадочных пород. О месте и роли известняков в истории Земли говорит уже тот факт, что в геологии целая эпоха развития планеты называется меловым периодом.

Образовались известняки в результате не очень сложных, но длительных геохимических процессов. Реки ежегодно выносят в моря многие миллионы тонн извести в виде взвеси и в растворенном виде. При встрече речной воды с соленой морской образуется своеобразный "геохимический барьер", на котором растворимые соединения, в том числе и известь, выпадают в осадок, смешиваясь с илом. Часть бикарбоната кальция остается в растворенном состоянии и постепенно поглощается морскими растениями и животными.

В результате в течение миллионов лет огромное множество раковин погибших моллюсков и кораллов образовало колоссальные скопления углекислого кальция. Так возникли различные известняки, среди которых по породообразующим организмам различают коралловые, ракушечные, нуммулитовые, мшанковые, водорослевые и др.

Ракушечный карбонат кальция (или ракушечник) представляет собой довольно пористую породу, состоящую почти полностью из целых или раздробленных раковин морских организмов. Здесь встречаются раковины моллюсков разных видов, размеров.

Иногда внутренняя поверхность раковин покрыта щетками мелких прозрачных кристалликов кальцита. Если такой образец рассматривать при солнечном свете, то создается впечатление, что в камень вкраплены изысканные драгоценности.

В отличие от ракушечника нуммулитовые известняки состоят в основном из раковин одного вида - вымерших одноклеточных организмов рода нуммулитов, которые жили в позднем мелу в морях Евразии, Африки и Америки. Размеры их раковин колеблются от 1 до 10 см (а иногда и до 16).

Животные же класса мшанковых, напротив, характеризуются микроскопическими размерами: их длина доходит до 1 мм. Наибольшего разнообразия эти щупальцевые организмы достигали в палеозое, о чем свидетельствуют известняки с их окаменелостями.

Эти и другие разновидности известняков дают богатейший материал не только для геологии, но и для других наук, изучающих историю Земли: палеонтологии, палеоботаники и пр.

По форме слагающих компонентов выделяют также известняки оолитовые (гранулы 0,2-2 мм) и пизолитовые (гранулы и конкреции более 2 мм).

Интереснейшими проявлениями карбоната кальция являются сталактиты и сталагмиты. Эти пещерные образования, которые терпеливо создает природа, не только потрясают воображение, но и способны навевать поэтические настроения, как, например, у Сюлли-Прюдома:

Если присмотреться, то можно увидеть, что поверхность сталактитов из-за проступающих в некоторых местах мелких кристалликов кальцита кажется сахаристой, а под бугристо-сахаристой корочкой карбонатной породы обнаруживаются прозрачные, солнечно-желтоватые, иногда с радужной поверхностью кристаллы кальцита.

Иногда из этой грубой, "невзрачной" известняковой породы выкристаллизовываются роскошные каменные цветы. В трещинах, прожилках, жеодах можно обнаружить кристаллы кальцита, сросшиеся в пучки, напоминающие хризантемы, георгины, гвоздики. А на изломе внешне ничем не примечательного известнякового камня вдруг "расцветает" изысканная кальцитовая "ромашка". Схожесть с цветами усиливается окраской кальцитовых кристаллов, которые в зависимости от примесей могут быть коричневыми, желтыми, бежевыми, красными, розовыми, белыми или бесцветными.

Карбонат кальция многолик. Карбонат кальция вездесущ. А потому говорить о нем можно бесконечно. Каждый его образец, любой обломок при внимательном рассмотрении может стать объектом не только серьезного научного исследования, но и поэтического, художественного творчества. И в любом случае - лишний раз продемонстрировать бесконечное разнообразие природы.

Природный карбонат кальция - древнейший строительный отделочный камень, который отличают высокая прочность, долговечность, исключительные декоративные и экологические качества, чистота цвета, однородность структуры, простота обработки и монтажа, эффективная теплоизоляция, доступная стоимость.

Карбонат кальция - широко распространенная порода, состоящая из минерала кальцита. Она легко определяется по бурно протекающей реакции с HCl. Цвет желтоватый, серый, белый, черный. Известняки бывают органогенного и химического происхождения.

Органогенные известняки состоят из остатков организмов. Последние редко сохраняются полностью, чаще они раздроблены, а также изменены последующими процессами. Степень сохранности их указывает на условия отложения осадка и последующей истории формирования породы. Если возможно, следует определить, остатками каких организмов представлен карбонат кальция, по ним и дается название. Если организмы не определены и карбонат кальция состоит из целых раковин, его называют карбонат кальция-ракушечник, а если из битых - детритусовый карбонат кальция.

Разновидностью органогенного карбоната кальция является мел, состоящий главным образом из мельчайших раковин и порошкового кальцита. Мел - белая землистая порода, широко используемая в качестве сырья.

Известняки химического происхождения встречаются в виде плотных известняков; оолитовых известняков; известкового туфа.

Известняки применяются в качестве строительного материала в цементной промышленности, в металлургии. В размолотом виде карбонат кальция используется как удобрение.

А в природе известняки залегают мощными пластами - иногда до тысячи метров толщиной. Используют их во многих отраслях народного хозяйства: в качестве флюса в черной металлургии, для изготовления портландцемента, при производстве минеральных удобрений, соды, в стекольной промышленности и в строительстве - для кладки и облицовки стен.

Минерал, основный карбонат меди. Образует зелёные массы натёчной формы с радиально-волокнистым строением. Кристаллы мелкие, имеют столбчатый, пластинчатый, игольчатый вид. Красивейший поделочный камень насыщенно зеленого цвета.

Из примесей наибольшее значение имеет Fe; меньше Mn, Ca. Используют для производства огнеупоров и вяжущих материалов, в химической промышленности. Может быть бесцветный, белый, серо-белый, желтоватый, коричневый, сиреневато-розовый.

Натуральный камень белого, чаще молочного цвета, в основе которого крепкие панцири и раковины морских обитателей. Можно облицовывать марши крылечных лестниц и террасы. Натуральный состав ракушечника «разбавляет» песок — от 5 до 40%.

В ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Обычно светло-серого цвета. Имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве.

Исландский шпат CaCO3

Кристаллы ромбической формы. Строение делает этот камень простым в обработке. Высокое двойное лучепреломление света. Кристаллы имеют различную окраску, преимущественно бледного с примесями. Используется в оптических и оптоэлектронных системах

Цвет — бесцветный или белый, желтоватый, буроватый (за счёт примеси гидроксидов железа и глинистых частиц). Спайность совершенная. Широко используется в строительстве. Ассоциируется с кальцитом, обладающим сходными диагностическими признаками

Цвет желтовато-белый, серый, красновато-коричневый, бледно-зелёный, иногда белый. Важная руда для получения железа. Присутствует практически во всех разновидностях окисленных железистых кварцитов. Используется в горном деле, как утяжелитель буровых растворов, и металлургической промышленности.

Метаморфическая горная порода, состоящая только из кальцита с примесями других минералов. Имеет различную окраску в зависимости от примесей. Используется для строительства.

Мраморный оникс CaCO₃

Своеобразная разновидность мрамора с полосами. Образовался вследствие слияния и наслаивания расплавившихся горных пород. Полосы в камне бывают разного характера. Очень популярный поделочный камень.

Лазурит на карбонате 2CuCO₃-Cu(OH)₂

Представляет собой голубой карбонат меди, сопутствует малахиту и имеет сходное с ним происхождение. По химическому составу лазурит представляет собой водный карбонат меди. Минерал синего цвета со стеклянным блеском, хрупкий.

$~\mathsf<CaCO_3></p> <p>Карбонат кальция (<i>углекислый кальций</i>) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула —$
. В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита, является главной составной частью известняка, мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.

Содержание

Применение

Используется как белый пищевой краситель Е170. Являясь основой мела, используется для письма на досках. Используется в быту для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.

Массовое производство/использование

Очищенный от посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция — одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и в медицинской промышленности. В пищевой промышленности часто используется в качестве антислеживающего агента и разделителя в сухих молочных продуктах. При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта). Рекомендован при болезнях костных тканей.

Производители пластмассы — одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50 % всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полиолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т. п. Карбонат кальция составляет порядка 20 % красящего пигмента, используемого при производстве красок.

Строительство

Строительство — еще один из основных потребителей карбоната кальция. Шпатлевки, различные герметики — все они содержат карбонат кальция в значительных количествах. Также, карбонат кальция является важнейшим составным элементом при производстве продукции бытовой химии — средств для чистки сантехники, кремов для обуви.

Карбонат кальция также широко используется в очистительных системах, как средство борьбы с загрязнением окружающей среды, при помощи карбоната кальция восстанавливают кислотно-щелочной баланс почвы.

Нахождение в природе

Карбонат кальция находится в минералах в виде полиморфов:

Тригональная кристаллическая структура кальцита является наиболее распространенной.

Уральский край славится огромными запасами ценнейших горных пород, которые в качестве сырья используются в металлургической, тепло-энергетической, строительной и других отраслях промышленности. Одной из таких пород является мрамор. Мрамор представляет собой метаморфическую горную породу, образовавшуюся в результате полиморфных и физико-химических преобразований карбонатных пород, приведших к повышению их декоративных свойств, к которым можно отнести цвет, блеск и податливость механической обработке при шлифовке. Декоративные свойства мрамора наиболее высоко ценятся и широко используются в строительной отрасли. Однако не все Уральские мраморы обладают комплексом физико-механических и декоративных свойств, позволяющих использовать их в качестве декоративного и поделочного камня.

Таковым мрамором является мрамор Ново-Ивановского карьера вблизи

г. Полевского, разрабатываемого ООО «Эверест». Мрамор данного месторождения не обладает высокими декоративными свойствами, ограничивающими его применение в данном качестве. В то же время, по данным количественного рентгенофазового и химического анализов, мрамор Ново-Ивановского месторождения на 99,5% состоит из карбоната кальция с прочностью не ниже 60,0 МПа и истинной плотностью 2,65 г/см 3 . В мраморе Ново-Ивановского месторождения встречаются черные включения, общее количество которых не превышает 2,0%. Данные количественного рентгенофазового анализа черных включений представлены в табл. 1.

Результаты количественного рентгенофазового анализа черных включений

Роговая обманка (класс амфиболов)

Такой минералогический состав мрамора и черных включений и их физико-механические свойства не исключают возможность их использования в качестве крупного и мелкого заполнителей в различных видах строительных бетонов.

Карбонатные минералы на основе метаморфических и осадочных горных пород имеют по сравнению с традиционными заполнителями бетонов на основе магматических горных пород меньшую механическую прочность, тем не менее, обладают существенным преимуществом, выражающимся в их повышенной химической активности. На эту особенность карбонатных наполнителей бетонов указывается в целом ряде работ. По данным [[1]] прочность сцепления мрамора с цементным камнем выше, чем у известняка, магнезита, гранита и диабаза. Хорошо известно, что суммарная прочность бетона контролируется когезионными прочностями цементного камня и наполнителей и адгезионной прочностью цементного камня с наполнителями [[2]]. Минимальное значение одной из этих прочностей лимитирует общую прочность бетона. Заполнители бетонов на основе магматических горных пород, обладая более высокой механической прочностью по сравнению с метаморфическими горными породами, имеют меньшую адгезионную прочность к цементному камню и не оказывают никакого воздействия на прочность цементного камня, что при прочих равных условиях приводит к более высокой суммарной прочности бетонов на основе карбонатных наполнителей.

Причиной химической активности карбонатных пород является образование в системе карбонат - цемент гидрокарбоалюмината кальция 3CaO ∙Al₂O₃ ∙ CaCO₃ ∙ 11 H₂O [[3]], гидрокарбоната кальция - СаСО₃∙Са(ОН)₂∙H₂O [[4],[5]] и гидросульфокарбосиликата кальция (таумасит) CaO·SiO₂∙CaSO₄∙CaCO₃∙15 H₂O [[6]]. В силу не растворимости карбоната кальция данные соединения могут образовываться преимущественно на поверхности мрамора. По данным химического анализа в мраморе присутствует некоторое количество растворимых соединений, представленных в основном бикарбонатом кальция, который может способствовать образованию указанных выше соединений не только на поверхности мрамора, но и внутри цементного камня. Протекание химических реакций мрамора с продуктами гидратации цемента приводит не только к повышению общей прочности бетона, но и снижению его водопоглощения и повышению морозостойкости вследствие уплотнения внутрипорового пространства цементного камня.

Читайте также: