Calciumcarbonaat

Calciumcarbonaat is een chemische verbinding met de formule CaCO3. Het is een veel voorkomende stof die in rotsen wordt aangetroffen als mineralen, calciet en aragoniet (met name als kalksteen, een soort sedimentair gesteente dat voornamelijk uit calciet bestaat) en het is het belangrijkste bestanddeel van parels en de schelpen van mariene organismen, slakken en eieren . Calciumcarbonaat is het actieve ingrediënt in landbouwkalk en ontstaat wanneer calciumionen in hard water reageren met carbonaationen om kalkaanslag te veroorzaken. Het wordt medicinaal gebruikt als calciumsupplement of als antacidum, maar overmatig gebruik kan gevaarlijk zijn en een slechte spijsvertering veroorzaken.

Toepassingen

-Industriële toepassingen

Het belangrijkste gebruik van calciumcarbonaat is in de bouwsector, hetzij als bouwmateriaal, of als kalksteenaggregaat voor wegenbouw, als ingrediënt van cement, of als uitgangsmateriaal voor de bereiding van bouwkalk door verbranding in een oven. Vanwege verwering die voornamelijk wordt veroorzaakt door zure regen, wordt calciumcarbonaat (in kalksteenvorm) niet langer alleen gebruikt voor bouwdoeleinden, maar alleen als een ruwe primaire stof voor bouwmaterialen.

Calciumcarbonaat wordt ook gebruikt bij de zuivering van ijzer uit ijzererts in een hoogoven. Het carbonaat wordt in situ gecalcineerd om calciumoxide te geven, dat een slak vormt met verschillende aanwezige onzuiverheden, en scheidt zich van het gezuiverde ijzer.

In de olie-industrie wordt calciumcarbonaat aan boorvloeistoffen toegevoegd als een vormoverbruggend en filterkoekdichtingsmiddel; het is ook een weegmateriaal dat de dichtheid van boorvloeistoffen verhoogt om de druk in het boorgat te regelen. Calciumcarbonaat wordt aan zwembaden toegevoegd als pH-corrector om de alkaliteit te behouden en de zure eigenschappen van het desinfecterende middel te compenseren.

Het wordt ook gebruikt als grondstof bij de raffinage van suiker uit suikerbieten; het wordt in een oven met antraciet gecalcineerd om calciumoxide en kooldioxide te produceren. Deze verbrande kalk wordt vervolgens geblust in zoet water om een ​​calciumhydroxidesuspensie te produceren voor het neerslaan van onzuiverheden in rauw sap tijdens carbonatatie.

Calciumcarbonaat in de vorm van krijt is van oudsher een belangrijk bestanddeel van schoolbordkrijt. Modern vervaardigd krijt is echter meestal gips, gehydrateerd calciumsulfaat CaSO4 · 2H2O. Calciumcarbonaat is een belangrijke bron voor de teelt van Seacrete. Neergeslagen calciumcarbonaat (PCC), voorgedispergeerd in drijfmestvorm, is een algemeen vulmateriaal voor latexhandschoenen met als doel maximale besparingen in materiaal- en productiekosten te bereiken.

Fijngemalen calciumcarbonaat (GCC) is een essentieel ingrediënt in de microporeuze film die wordt gebruikt in luiers en sommige bouwfilms, omdat de poriën tijdens de vervaardiging van de film door biaxiaal rekken rond de calciumcarbonaatdeeltjes worden gekernd. GCC en PCC worden gebruikt als vulstof in papier omdat ze goedkoper zijn dan houtvezel. In termen van marktvolume zijn GCC de belangrijkste soorten vulstoffen die momenteel worden gebruikt. Druk- en schrijfpapier kan 10-20% calciumcarbonaat bevatten. In Noord-Amerika begint calciumcarbonaat kaolien te vervangen bij de productie van glanzend papier. Europa oefent dit al tientallen jaren uit als alkalische papierproductie of zuurvrije papierproductie. PCC gebruikt voor het vullen van papier en het bekleden van papier wordt geprecipiteerd en bereid in een verscheidenheid van vormen en maten met karakteristieke nauwe deeltjesgrootteverdelingen en equivalente sferische diameters van 0,4 tot 3 micrometer.

Calciumcarbonaat wordt veel gebruikt als verdunningsmiddel in verven, in het bijzonder matte emulsieverf, waarbij typisch 30 gew.% Van de verf krijt of marmer is. Het is ook een populaire vulstof in kunststoffen. Enkele typische voorbeelden zijn ongeveer 15 tot 20% belading van krijt in niet-geplastificeerd polyvinylchloride (uPVC) -afvoerbuizen, 5% tot 15% belading van met stearaat bekleed krijt of marmer in uPVC-raamprofiel. PVC-kabels kunnen calciumcarbonaat gebruiken bij belastingen tot 70 phr (delen per honderd delen hars) om de mechanische eigenschappen (treksterkte en rek) en elektrische eigenschappen (volumeweerstand) te verbeteren. Polypropyleenverbindingen worden vaak gevuld met calcium carbonaat om de stijfheid te vergroten, een vereiste dat belangrijk wordt bij hoge gebruikstemperaturen. Hier is het percentage vaak 20-40%. Het wordt ook routinematig gebruikt als vulmiddel in thermohardende harsen (plaat- en bulkvormmassa's) en het is ook gemengd met ABS en andere ingrediënten om sommige soorten onder druk gevormde "klei" pokerchips te vormen. Neergeslagen calciumcarbonaat, gemaakt door calciumoxide in water te laten vallen, wordt op zichzelf of met additieven gebruikt als een witte verf, bekend als witwassen.

Calciumcarbonaat wordt toegevoegd aan een breed scala van handel en doe het zelf lijmen, afdichtingsmiddelen en decoratievullers. Kleefstoffen voor keramische tegels bevatten doorgaans 70% tot 80% kalksteen. Decoratiescheurvullers bevatten vergelijkbare hoeveelheden marmer of dolomiet. Het wordt ook gemengd met stopverf bij het plaatsen van glas-in-loodramen en als resist om te voorkomen dat glas aan ovenplanken blijft plakken bij het bakken van glazuren en verven op hoge temperatuur.

Bij toepassingen met keramische glazuur staat calciumcarbonaat bekend als wijting en is het een veelgebruikt ingrediënt voor veel glazuren in zijn witte poedervorm. Wanneer een glazuur met dit materiaal in een oven wordt gebakken, fungeert de wijting als fluxmateriaal in het glazuur. Gemalen calciumcarbonaat is een schuurmiddel (zowel als schuurpoeder als als ingrediënt van huishoudelijke schuurcrèmes), met name in de vorm van calciet, dat een relatief lage hardheidsgraad van 3 heeft op de schaal van Mohs, en daarom geen krassen maakt op glas en de meeste andere keramiek, email, brons, ijzer en staal, en hebben een matig effect op zachtere metalen zoals aluminium en koper. Een pasta gemaakt van calciumcarbonaat en gedeïoniseerd water kan worden gebruikt om aanslag op zilver te reinigen.

-Gezondheid en voedingstoepassingen

Calciumcarbonaat wordt veel gebruikt als een goedkoop calciumsupplement in de voeding voor maagzuurremmers. Het kan worden gebruikt als fosfaatbindmiddel voor de behandeling van hyperfosfatemie (voornamelijk bij patiënten met chronisch nierfalen). Het wordt in de farmaceutische industrie gebruikt als inerte vulstof voor tabletten en andere geneesmiddelen. Calciumcarbonaat wordt gebruikt bij de productie van zowel calciumoxide als tandpasta en heeft een opleving gezien als conserveermiddel voor levensmiddelen en kleurstof, wanneer het wordt gebruikt in of met producten zoals biologische appels.

Calciumcarbonaat wordt therapeutisch gebruikt als fosfaatbindmiddel bij patiënten die hemodialyse ondergaan. Het is de meest voorkomende vorm van voorgeschreven fosfaatbindmiddel, vooral bij niet-dialyse chronische nierziekte. Calciumcarbonaat is het meest gebruikte fosfaatbindmiddel, maar clinici schrijven steeds vaker de duurdere, niet op calcium gebaseerde fosfaatbindmiddelen voor, met name sevelamer.

Overtollig calcium uit supplementen, verrijkte voeding en calciumrijke diëten kan het melk-alkali-syndroom veroorzaken, dat ernstige toxiciteit heeft en dodelijk kan zijn. In 1915 introduceerde Bertram Sippy het "Sippy-regime" van het per uur innemen van melk en room en de geleidelijke toevoeging van eieren en gekookt graan, gedurende 10 dagen, gecombineerd met alkalische poeders, die symptomatische verlichting gaven voor maagzweren. In de loop van de volgende decennia resulteerde het Sippy-regime in nierfalen, alkalose en hypercalciëmie, vooral bij mannen met maagzweren. Deze bijwerkingen waren ongedaan gemaakt toen het regime stopte, maar het was fataal bij sommige patiënten met langdurig braken. Het melk-alkalisyndroom nam bij mannen af ​​nadat effectieve behandelingen voor maagzweren waren ontstaan. Sinds de jaren negentig is het het meest gemeld bij vrouwen die calciumsupplementen gebruikten boven het aanbevolen bereik van 1,2 tot 1,5 gram per dag, ter preventie en behandeling van osteoporose en wordt het verergerd door uitdroging. Calcium is toegevoegd aan vrij verkrijgbare producten, wat bijdraagt ​​aan onbedoelde overmatige inname. Overmatige calciuminname kan leiden tot hypercalciëmie, waaronder complicaties zoals braken, buikpijn en veranderde mentale toestand.

Als voedingsadditief wordt het aangeduid met E170, en heeft het een INS-nummer van 170. Gebruikt als zuurteregelaar, antiklontermiddel, stabilisator of kleurstof is het goedgekeurd voor gebruik in de EU, VS en Australië en Nieuw-Zeeland. Het wordt gebruikt in sommige sojamelk en amandelmelkproducten als bron van calcium in de voeding; een studie suggereert dat calciumcarbonaat mogelijk net zo biologisch beschikbaar is als het calcium in koemelk. Calciumcarbonaat wordt ook gebruikt als verstevigingsmiddel in veel ingeblikte en gebottelde groenteproducten.

Gebruik in de landbouw

Landbouwkalk, poederkrijt of kalksteen wordt gebruikt als goedkope methode om zure grond te neutraliseren, waardoor het geschikt is om te planten.
Huishoudelijk gebruik

Calciumcarbonaat is een belangrijk ingrediënt in veel huishoudelijke schoonmaakpoeders zoals Comet en wordt gebruikt als schrobmiddel.

-Milieutoepassingen

In 1989 introduceerde een onderzoeker, Ken Simmons, CaCO3 in de Whetstone Brook in Massachusetts. Hij hoopte dat het calciumcarbonaat het zuur in de stroom van zure regen zou tegengaan en de forel zou redden die niet meer kuit schoot. Hoewel zijn experiment een succes was, verhoogde het de hoeveelheid aluminiumionen in het gebied van de beek dat niet met de kalksteen was behandeld. Dit toont aan dat CaCO3 kan worden toegevoegd om de effecten van zure regen in rivierecosystemen te neutraliseren. Momenteel wordt calciumcarbonaat gebruikt om zure omstandigheden in zowel grond als water te neutraliseren. Sinds de jaren zeventig wordt in Zweden op grote schaal dergelijke kalkmesting toegepast om verzuring tegen te gaan en worden enkele duizenden meren en beken herhaaldelijk gekalkt.

Calciumcarbonaat wordt ook gebruikt in toepassingen voor de ontzwaveling van rookgassen en elimineert de schadelijke SO2- en NO2-emissies van steenkool en andere fossiele brandstoffen die in grote energiecentrales op fossiele brandstoffen worden verbrand.