کربنات کلسیم

  کربنات کلسیم ساده        کربنات کلسیم کوتد یا پوشش دار          کربنات کلسیم رسوبی      

کربنات کلسیم چیست؟   

  • یک ترکیب شیمیایی با فرمول CaCoکه بیشتر بصورت آهک رسی و گل سفید در طبیعت یافت شده و خالص آن که بصورت آهک خالص است، کمتر در طبیعت پیدا می شود. این ماده رایج در سنگ ها در تمام نقاط جهان یافت می شود، و جزء اصلی از پوسته موجودات دریایی، حلزون ها، توپ های زغال سنگ، مروارید، و پوست تخم مرغ است. کربنات کلسیم ماده فعال در آهک کشاورزی است، یون کلسیم موجود در آب های  سخت با یونهای کربنات واکنش نشان می دهند و ایجاد آهک می نمایند.
  • منابع تهیه سنگ کربنات کلسیم طبیعی به دو صورت قابل بررسی است:
  • از نظرزمین شناسی calcite,aragonite and vaterite : جزو کربنات کلسیم های معدنی خالص بوده و در طبیعت به سه صورت یافت می شود:
  • سنگ مرمر = Marble که یا بصورت انفجاری استخراج شده و بصورت پودر برای صنایع مختلف استفاه میشود  و یا بصورت کوپه بعنوان سنگ تزیینی از آن استفاده میشود.
  • سنگ آهک یا لایم استون=Limestone
  • سنگ گچ معدنی یا تراورتن Travertine
  • از نظر منابع زیست شناسی: پوسته تخم مرغ، پوسته حلزون و بیشتر صدف ها ازکربنات کلسیم تشکیل شده و می تواند به عنوان منابع صنعتی مورد استفاده قرارگیرند.
  • تهیه پودرهای میکرونیزه کربنات کلسیم در کارخانه های تولید پودر:
  • به سه صورت ساده- کوتد و رسوبی انجام میشود :

در حالت ساده (GCC) یا کوتد هیج فعالیت شیمیایی در تهیه پودر میکرونیزه کربنات کلسیم انجام نمیشود. سنگ معدن وارد کارخانه شده و عملیات خردایش بر روی سنگ بصورت فیزیکی صورت گرفته که این دو حالت جزو GCC=Ground Calcium Carbonate بوده ولی در تهیه کربنات رسوبی (PCC) عملیات شیمیایی صورت گرفته و با انتقال سنگ معدن به کوره و طی حرارت ۱۲۰۰ درجه پودری خالص تر و سفید تر بدست می آید. (شرح موارد بیشتر در قسمت بعدی)

  • کربنات کلسیم سادهCalcium Carbonate ( GCC )

پس از استخراج سنگ کربنات کلسیم از معدن به روش انفجاری و انتقال کلوخه های سنگ از معدن به کارخانه، آنها را درون هاپر ورودی دستگاه سنگ شکن ریخته و تبدیل به قطعات ۵-۳۰ سانتی متر شده می نمایند و پس از خروج از آسیاب فکی ، وارد آسیاب چکشی شده و در آنجا به  دانه بندی ۰-۱۰ میلی متر تبدیل می گردد که مناسب با ورودی آسیاب اصلی سیستم یا همان بال میل می باشد. مواد خروجی اسیاب چکشی توسط یک عدد الواتور به داخل سیلوی مواد اولیه ۲۰۰ تنی ریخته و در این محل انبار می گردد. در خروجی این سیلو یک عدد روتاری والو جهت خروج یکنواخت مواد برای ورود به بال میل تعبیه گردیده است.

مواد ذخیره شده درسیلوی مواد اولیه با عبور از این روتاری وارد آسیاب بال میل می گردد. مواد ورودی توسط گلوله های فولادی ضد سایش و زره های آسیاب بلافاصله به پودر تبدیل می شود.
در این سیستم جهت خروج مواد آسیاب شده در درون دستگاه از روش جت پالس استفاده می شود . سیستم جت پالس جهت غبارگیری کوره‌های مختلف از جمله گچ و سیمان و … مورد استفاده قرار می گیرد. جهت خروج مواد پودر شده ابتدا فن مکنده که متصل به سیستم بک فیلتر است شروع به مکش می کند و مواد پودر شده بر اثر خلا ایجاد شده از خروجی آسیاب سپراتور که به ورودی فیلتر متصل است منتقل و به کیسه فیلتر های موجود در فیلتر چسبیده می شود و در اثر عطسه‌های شیرهای برقی تعبیه شده دراین بک فیلتر مواد پودری چسبیده به فیلتر از کیسه ها جدا شده و به انتهای فیلتر ریخته می شود و سپس از طریق روتاری والوی که در انتهای فیلتر نیز نصب گردیده است به داخل سیلوی محصول (پاکت پر کن) منتقل و جهت بسته بندی به دو صورت فله و کیسه ای آماده عرضه به بازار مصرف می باشد.

  • لیست محصولات کربنات کلسیم ساده موجود در شرکت طنین اراد:
  • کربنات کلسیم ۵میکرون با کدTF4 بنام UFC
  • کربنات کلسیم ۷میکرون با کدT0 بنام گرده غبار
  • کربنات کلسیم ۹ میکرون با کدT1 بنام ۳۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۱۳میکرون با کدT2بنام ۲۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۱۶میکرون با کدT3بنام ۱۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۲۱میکرون با کدT4بنام ۱۲۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۲۵میکرون با کدT5بنام ۸۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۳۵میکرون با کدT6بنام ۶۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۴۸میکرون با کدT7بنام ۴۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۵۵میکرون با کدT8بنام ۲۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۷۵میکرون با کدT9بنام ۱۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۹۰میکرون با کدT10بنام ۵۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم کوتد یا پوشش دار(کوت شده)Coated Calcium Carbonate

ذرات پودرمیکرونیزه کربنات کلسیم ساده تولید شده وقتی  با لایه ای از اسید استئاریک (که از نوع اسید های چرب می باشد) به میزان استاندارد یک درصد پوشش داده می شود تشکیل کربنات کلسیم کوتد را می دهد.

دو روش برای کوتد کردن وجود دارد:

۱-بصورت اسپری کردن اسید داغ بر روی پودر

۲- میکس پودر به همراه اسید استئاریک اضافه شده در سیستم و بعد همگن کردن این مواد در حرارت ۸۵ تا ۹۰ درجه.

کربنات کوتد شده در قیاس با کربنات کلسیم ساده که آب دوست می باشد ، کاملا آبگریز بوده و به هیچ عنوان در آب حل نمی شود و درسطح آب باقی می ماند و از این خاصیت برای استفاده در رنگ ضد زنگ، تولید مستربچ و گرانول و … استفاده می گردد. آنالیز شیمیائی پودرهای کربنات کلسیم کوتد با آنالیز پودرهای کربنات کلسیم ساده مشترک بوده ولی دارای استئارات در فرمول خود می باشند و باعث می گردند که فضای میان مولکولی را پر کنند. پودرهای کربنات کلسیم کوتد (پوشش دار) خاصیت روانکاری دارند و به صورت لایه ای ضد آب عمل می کنند. از دیگر مزایای آن می توان کاهش جذب روغن (پخش سریع ، سختی کم ، درخشندگی و صرفه اقتصادی) آنها نام برد.
فرمول شیمیائی اسید استئاریک CH3(CH2)16 COOH می باشد به طوری که در یک سر آن دو پیوند OH و O آزاد وجود دارد. این پیوند ها کمک می کند تا مواد غیر آلی بعد از واکنش با این اسید (پوشش سطح بیرونی) دارای خاصیت شبه آلی شده و در اصطلاح دارای خاصیت لوبریکنت (روغنی) گردند و درنتیجه کربنات کوتد را آبگریز نماید.

  • لیست محصولات کربنات کلسیم کوتد موجود در شرکت طنین اراد:
  • کربنات کلسیم ۵میکرون با کد TF4 بنام ۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۷میکرون با کد T0  بنام گرده غبار
  • کربنات کلسیم ۹ میکرون با کد T1 Coatedبنام ۳۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۱۳میکرون با کد T2Coated بنام ۲۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۱۶میکرون با کد T3Coated بنام ۱۵۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۲۱میکرون با کد T4Coated بنام ۱۲۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۲۵میکرون با کد T5Coated بنام ۸۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۳۵میکرون با کد T6Coated بنام ۶۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۴۸میکرون با کد T7Coated بنام ۴۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۵۵میکرون با کد T8 Coated بنام ۲۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۷۵میکرون با کد T9 Coated بنام ۱۰۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم ۹۰میکرون با کد T10 Coated بنام ۵۰ مش بازاری
  • کربنات کلسیم رسوبی:Precipitated Calcium Carbonate( PCC ) 

کربنات کلسیم رسوبی بصورت شیمیایی تهیه و فرآوری می گردد و به جهت خصوصیت شیوه تولید ، این محصول از خلوص بسیار بالایی برخوردار میباشد چرا که درمراحل تولید تقریبا تمامی ناخالصی ها و فلزات سنگین آن جداسازی شده اند ومحصولی خالص با شکل کریستالی وسایز معین تولید می گردد.بدین صورت که در روش رسوبی به جای خردایش مکانیکی ازفرآیندهای شیمیایی استفاده می شود.بدین صورت که پس ازاستخراج سنگ کربنات کلسیم از معدن و رساندن آن به سایزمناسب در کوره پخت آهک که از نوع ایستاده و یا شفت می باشد این ماده معدنی تبدیل به اکسید کلسیم یا همان آهک اکتیومی گردد.در فرایند پخت آهک ، گاز دی اکسید کربن نیز تولید میشود که این گاز در فرایند تولید PCC مورد استفاده قرار میگیرد.پس از واکنش گازCo2با محلول شیر آهک محصول کربنات کلسیم که در آب نا محلول بوده و به سرعت رسوب می کند. به این دلیل به آن کربنات کلسیم رسوبی میگویند.

بطور خلاصه فرایند تهیه پودر کربنات کلسیم رسوبی بصورت ذیل میباشد:

درتهیه کربنات کلسیم رسوبی (PCC) که در تهیه آن یک فرایند شیمیایی صورت می گیرد، ابتدا سنگ آهک استخراج شده از معدن ، وارد کوره حرارتی شده و در این فرایند اکسید کلسیم(CaO) بدست می آید. سپس درفرایند دیگری با اضافه کردن آب و ادتیو های مناسبی عمل فراوری و هیدراته شدن]  [ Ca(OH)2 ، هیدروکسید کلسیم بدست آمده و در نهایت با اضافه شدن دی اکسید کربن (CO2) عملیات رسوب گذاری کربنات کلسیم ( CaCO3 ) بصورت بلورهای بسیار کوچک ایجاد می گردد که با توجه به نوع اندازه ذرات میکرونیزه مورد نیاز صنایع ، این بلورها جدا ، سپس آبگیری و خشک شده و در نهایت آسیاب می گردند.  

CaCO3→CaO+CO2

CaO+H2O→Ca (OH) 2

Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O

واحد تولید شیر آهک: دراین واحد ازواکنش بین آهک اکتیووآب ،محلول شیرآهک تولید، تصفیه اماده سازی شده برای ارسال به راکتور واکنش آماده می شود.این بخش شامل مخازن هیدراتاسیون آهک اکتیو با همزنهای ویژه، تجهیزات تصفیه ، مخازن نگهداری و تجهیزات تنظیم کننده غلظت شیر آهک می باشد.محلول آماده سازی شده از طریق پمپهای ویژه به راکتور تزریق می شود.
سرعت انتقال ، غلظت محلول ، دمای محلول و سایر مشخصات شیر آهک توسط سیستم کنترل کامپیوتری و آنالیزهای مخصوص کنترل می شوند.

واحد آماده سازی: Co2 گاز Co2 تولید شده در کوره پخت آهک که حاصل واکنش کلسینیشن و سوختن گازمتان میباشد به این واحد انتقال یافته و پس از تصفیه و آماده سازی به وسیله کمپرسورهای مخصوص به واحد راکتور تزریق میگردد.

واحد راکتور : این واحد مجهز به چندین راکتور مخصوص می باشد که در واقع قلب کارخانه میباشند. شیرآهک تولیدی و گاز Co2 آماده شده و مواد شیمیایی کمک واکنش وارد راکتور میشوند ، فشار – دما- غلظت و سرعت ورود مواد- سرعت کار همزنها و سایر شرایط ، توسط کامپیوتر بسیار دقیق کنترل کننده پردازش شده و پروسه واکنش کاملا تحت کنترل انجام میشود تا محصول مورد نظر تولید گردد.

پس از واکنش گاز Co2 با محلول شیر آهک محصول کربنات کلسیم در آب نا محلول بوده و به سرعت رسوب می کند. به این دلیل به آن کربنات کلسیم رسوبی میگویند. این محصول به وسیله پمپ های مخصوص به واحد آبگیری انتقال می یابد.

واحد آبگیری: در این مرحله کربنات کلسیم رسوبی تولید شده همراه با مقداری آب وارد دستگاه فیلتر پرس می شود.
این دستگاه پیشرفته با استفاده از صافی های مخصوص و تحت فشارهیدرولیک آب PCC را گرفته و آن را به صورت کیک سفید با رطوبت ۱۰ الی ۱۵ درصد تبدیل می نماید.

واحد خشک کن: در این واحد کیک سفید بوسیله حرارت در دستگاهی به نام Impact dryer خشک و به پودر PCC تبدیل میشود.

پودر PCC به وسیله دستگاه سیکلون وسیستم فیلتراسیون خاصی جمع آوری و در سیلو ذخیره میشود. محصول ذخیره شده براساس سفارش به صورت فله و یا بسته بندی شده در کیسه قابل ارائه میباشد.

انواع مختلف:PCC

در واحد راکتور با کنترل عوامل واکنش میتوان به بیش از ۳۰ نوع کریستال مختلف از کربنات کلسیم رسوبی دست یافت.
هر یک از کریستال ها مصارف خاص خود را دارند.
در این شیوه می توان به سادگی به ابعاد باور نکردنی ۰٫۳ تا ۰٫۸ میکرون کربنات کلسیم رسوبی کریستال دست یافت که به این نوع از کریستال به اولترافاین یا UFC معروف می باشد. کریستال های تولیدی با این روش بسته به نوع آن درصنایع کاغذ سازی-داروسازی-رنگ سازی-صنایع تولیدیPVC و PP پلی پروپیلن برای به دست آوردن خواص مکانیکی بهتر به عنوان پر کننده (filler) مصارف گوناگونی دارد.علاوه بر این به جهت خصوصیت شیوه تولید این محصول از خلوص بسیار بالایی برخوردار میباشد چرا که در مراحل تولید تقریبا” تمامی ناخالصی ها جداسازی شده اند و محصولی خالص با شکل کریستالی و سایز معین تولید گردیده.این خصوصیت دامنه مصرف کربنات کلسیم رسوبی را به شدت افزایش داده به طوری که آمار سالانه تولید و مصرف این محصول به شکل باور نکردنی رشد کرده و در حال حاضر تولید و مصرف این ماده در سراسر جهان  حدود ۶ میلیون تن می باشد. حدود ۷۰% این تولید در صنایع کاغذ سازی مصرف می شود به طور متوسط ۱۵% وزن کاغذ را انواع pcc تشکیل میدهد.

با توجه به تکنولوژی نسبتا پیچیده فرایند PCC ، تولید این محصول در کشورهای در حال توسعه رشد زیادی نیافته و به همین دلیل محصولات مرتبط به این ماده نیز رشد چندانی پیدا نکرده اند از جمله این صنایع کاغذسازی و صنایع پلیمر و صنایع رنگسازی می باشند.

عمده مصارف کربنات کلسیم :PCC

اصلی ترین پرکننده مورد مصرف در صنایع کاغذ سازی در دنیا PCC می باشد، به طوری که حدود ۷۵% کل تولید این محصول دراین صنعت به کار می رود ولی متاسفانه درایران بیشترازمواد جایگزین دیگرمانند کربنات کلسیم معمولی GCC و نیزخاک چینی و نشاسته وامثال آنها استفاده می شود که البته کیفیت محصول کاغذ را کاهش میدهد.
در صنایع پلیمر و رنگ نوع خاصی از PCC که به UFC معروف می باشد مورد مصرف فراوانی دارد
این نوع PCC که اندازه ذرات آن بین ۰٫۰۳الی ۰٫۰۸ میکرون میباشد به نانو PCC معروف است.
UFCبه عنوان پرکننده در اکثر پلیمرها خصوصا” PVC مصرف عمده دارد.

استفاده از محصولات ساخته شده از PVC همچون درب و پنجره های دو جدارهPVC اخیرا” در صنایع ساختمانی رواج یافته است.
در صنایع رنگ سازی این نوع از PCC می تواند جایگزین اکسید تیتانیم که ماده ای بسیار گران قیمت است باشد.

با توجه به فراوانی سنگ آهک مرغوب و انرژی گاز طبیعی در ایران که لازمه این پروسه می باشند ایران می تواند تولید کننده عمده این محصول در خاورمیانه و نیز به عنوان صادرکننده به اروپا مطرح باشد.
CALSIUM

  • لیست محصولات کربنات کلسیمرسوبی موجود در شرکت طنین اراد:
  • کرینات کلسیم۴ میکرون با کدPCC-TF4 بنام UFC
  • کرینات کلسیم ۶میکرون با کدPCC –A بنام گرده غبار
  • کرینات کلسیم ۷ میکرون با کدPCC –Bبنام ۵۰۰۳ مش بازاری
  • کرینات کلسیم ۱۳میکرون با کدTPCC –Cبنام ۲۵۰۰ مش بازاری
  • کرینات کلسیم ۱۶میکرون با کدTPCC –Dبنام ۱۵۰۰ مش بازاری

calcium-carbonate                           calsium                              calsium