کربنات کلسیم رسوب شده (PCC)

کربنات کلسیم رسوب شده

PCC  مخفف کربنات کلسیم رسوب شده، به عنوان کربنات کلسیم خالص، تصفیه شده یا مصنوعی شناخته می شود. فرمول شیمیایی آن مشابه با انواع دیگر کربنات کلسیم مانند سنگ آهک، سنگ مرمر و گچ است: CaCO₃.  اتم های کلسیم، کربن و اکسیژن می توانند خود را به سه روش مختلف ترکیب دهند تا سه ماده معدنی کربنات کلسیم را تشکیل دهند. شایع ترین ترتیب برای هر دو کربنات کلسیم رسوب شده و زمینی، فرم شش ضلعی آن به نام کلسیت است. تعدادی از فرم های مختلف کریستال کلسیت محتمل هستند: Scalenohedral، Rhombohedral  و Prismatic . آراگونیت کمتر رایج است، که دارای ساختار کریستال گسسته یا خوشه ی اورتروژبیک سوزنی است. مواد معدنی نادر و به طور کلی ناپایدار کربنات کلسیم Vaterite است.

کربنات کلسیم، از جمله PCC، یک ماده غیر سمی محسوب می شود. در ایالات متحده، اداره غذا و دارو، کربنات کلسیم را به عنوان GRAS (به طور کلی ایمن) تایید کرده است. تا زمانی که PCC مطابق با الزامات خاصی خالص باشد، می توان آن را به عنوان یک افزودنی مستقیم مواد غذایی، به عنوان دارویی یا به عنوان یک افزودنی غیر مستقیم در محصولات کاغذی که در تماس با غذا قرار می گیرد، استفاده کرد. تاییدیه های مشابه در سراسر جهان وجود دارد که PCC ها به طور گسترده ای در این کاربری ها استفاده می شود.

تولید کربنات کلسیم (PCC) چه زمانی آغاز شد؟

PCC ها از مدت ها قبل به صورت تجاری ساخته می شدند - از سال 1841. اولین تولید کننده شرکت انگلیسی بود-  John E. Sturge Ltd. که کلرید کلسیم باقی مانده از تولید کلرید پتاسیم خود را با خاکستر سودا و دی اکسید کربن، به منظور تشکیل آنچه که آنها گچ رسوب شده می نامیدند، در هم آمیخت. در سال 1898، یک کارخانه جدید در بیرمنگام با استفاده از شیر فرآیند آهک ساخت، که با جزئیات بیشتر شرح داده شده است.

کربنات کلسیم رسوبی (PCC) چگونه ساخته شده است؟

تقریبا تمام PCC توسط کربناسیون مستقیم آهک هیدراته، که به نام شیر فرآیند آهک شناخته می شود، ساخته شده است. شیر فرآیند آهک در مفهوم ساده است:

• سنگ معدن با خلوص بالا کربنات کلسیم.

• خردایش سنگ ها به اندازه ذرات مورد نیاز برای پردازش - سنگ های کوچک یا پودر.

• جداسازی برخی از ناخالصی ها از سنگ خرد شده.

• کلسینه کردن (گرما) در یک کوره تا 1850 درجه فارنهایت، که کربنات کلسیم را از هم جدا می کند، آهک (CaO) و گاز دی اکسید کربن (CO₂) را تشکیل می دهد. دی اکسید کربن را می توان مجدد استفاده کرد.

CACO3 + HEAT → CAO + CO2 ↑

• افزودن آهک به آب تا هیدروکسید کلسیم را تشکیل دهد (هیدراته کردن آهک یا سرد کردن).

Cao + H2O → CA (OH) 2

• جدا کردن ناخالصی های اضافی از آهک سرد شده.

• ترکیب دی اکسید کربن گرفته شده با آهک سرد شده. بازساخت کربنات کلسیم، و از آنجایی که در آب حل نمی شود، رسوب آن.

CA (OH) 2 + CO2 → CACO3 ↓ + H2O

• جدا کردن ناخالصی های اضافی و شن از دوغاب PCC.

• اگر PCC در یک کارخانه کاغذ مورد استفاده قرار گیرد یا به یک کارخانه رنگ لاتکس منتقل شود، ممکن است دوغابِ جامدات پایین تر از آن به همان صورت استفاده شود یا برای افزایش سطح جامدات پردازش شود، سپس قبل از انتقال یا حمل و نقل آزمایش شود.

• اگر PCC به عنوان یک محصول خشک استفاده شود؛ دوغاب، آبگیری ، خشک ، خرد ، بسته بندی و آزمایش شده است.

در حالی که این فرآیند در مقیاس آزمایشگاهی ساده است؛ تولید کربنات کلسیم رسوبی به صورت تجاری در مقیاس وسیع نیاز به کنترل و تکنولوژی فرآیند دارد تا از اندازه مناسب، یکنواختی، شکل، سطح و شیمی سطح اطمینان حاصل گردد.

کربنات کلسیم رسوبی (PCC) از چه ساخته شده است؟

PCC به طور کلی از یک سنگ کربنات کلسیم با خلوص بالا به نام سنگ آهک (لایم استون) ساخته شده است.
این ذخیره سنگ آهک ناشی از یک لایه بسیار ضخیم از اسکلت و پوسته های حیوانات دریایی ماقبل تاریخ است که در کف اقیانوس قرار می گیرند. این پوسته ها و اسکلت ها عمدتا از کربنات کلسیم تشکیل شده است. بیش از یک دوره پانصد میلیون ساله این ذخیره تحت فشار و دمای بالا بود، بنابرین به سنگ آهک به شدت کریستالیزه تبدیل شده است. تمام مواد آلی که در این ذخایر بوده، توسط اکسیداسیون حذف شده اند، فرایندی به نام Diagenesis.
اگر این نوع فرآیند زمین شناسی زمان زیادی ادامه یابد، کریستال ها بسیار کوچک می شوند، سنگ مرمر را تکل می دهند، شکل بسیار سختی از کربنات کلسیم. اگر زمان، دما و/ یا  فشار بزرگ نیست، بستر دریا تنها به طور جزئی متامورفوس می شود، و نتیجه گچ بسیار نرم است، مانند شکل گیری صخره های سفید دوور در انگلستان. در گچ ها، بقایای پوسته های حیوانی و اسکلت ها اغلب دیده می شود.

چرا همه پردازش ها انجام می شود؟

دو دلیل! اولا، چندین نقطه در فرآیند PCC وجود دارد که کربنات کلسیم را می توان خالص نمود، از بین بردن بسیاری از سنگ ها از این ذخایرکه کربنات کلسیم نیستند- همیشه برخی از ناخالصی ها در هر ذخیره ی سنگ آهک وجود دارد. این شامل فلدسپات و سایر مواد معدنی سیلیکونی، و همچنین فلزات سنگین است.
دوم، فرایند PCC به متخصصین اجازه می دهد تا کریستال ها را به شکل های مختلف رشد دهند. شکل یافتن ذرات توسط کنترل زمان واکنش، درجه حرارت، تحریک، فشار، میزان افزودن دی اکسید کربن و پردازش پس از کریستالیزاسیون دیکته شده است. این اشکال- خوشه های سوزنی، مکعب ها، منشور ها، Rhombohedrons- دارای خواص فیزیکی مختلفی مانند چگالی پودر، مساحت سطح و جذب روغن هستند که عملکرد برجسته ای را در بسیاری از کاربری ها، مواردی که کربنات کلسیم زمینی کارآیی ندارند، می دهند. اسکن الکترونی (SEMs) برخی از این اشکال در این صفحه نشان داده شده است.
فرآیند رسوب به ذرات اجازه رشد بسیار خوبی می دهد، تا نانومتر ها یا صدم میکرون- توسط سنگ آهک خرد شده بسیار بهتر می تواند بدست آید. این نانو PCC های فوق العاده ریز، دارای برنامه های ویژه ای هستند که برای کارایی های بالا مورد نیاز است.

چه چیزی در مورد کربنات کلسیم رسوبی منحصر به فرد است؟

اشکال مختلف به PCC این اجازه را می دهند تا به عنوان یک افزودنی کاربردی در مهر و موم، چسب، پلاستیک، لاستیک، جوهر، کاغذ، دارویی، مکمل های غذایی و بسیاری از برنامه های کاربردی دیگر مورد نیاز عمل کند. یک سازنده می تواند یک شکل و خواص فیزیکی مرتبط با آن شکل را انتخاب کند، این بهترین عملکرد را به مصرف کننده نهایی می دهد.
در فرآیند PCC، محصولات را می توان با اندازه های بسیار کوچک، با مساحت سطح بالا، جذب روغن بالا، و / یا با چگالی های مختلف پودر - از تراکم پودر فوق العاده بالا تا پایین تولید نمود.

چرا برخی از PCC ها پوشش داده می شوند؟

PCC ها اغلب با درصد کمی (1-3 درصد) از اسید چرب، مانند استئاریک اسید یا سایر مواد آلی، برای استفاده در سیستم های غیر آبی پوشش داده می شوند. این پوشش ها باعث افزایش پراکندگی PCC در پلیمر یا حلال و همچنین سازگاری آن با پلیمر یا حلال می شود که به نوبه خود عملکرد و کارایی PCC را به حداکثر می رساند.
انتخاب پوشش بستگی به نوع پلیمری که PCC در آن استفاده خواهد شد و عملکرد مورد نظر آن دارد. از آنجایی که ثابت های قطبیت و حلالیت پلیمرها به طور گسترده ای متفاوت است؛ مواد آلی مختلفی انتخاب شده اند تا بهترین سازگاری و / یا بهترین تعادل خواص را ارائه دهند.

کربنات کلسیم رسوبی (PCC) با کربنات کلسیم زمینی (GCC) چه تفاوتی دارد؟

  __        _____        
 / _|      |  _  |       
| |_  _ __ | |_| | _   _ 
|  _|| '__|\____ || | | |
| |  | |   .___/ /| |_| |
|_|  |_|   \____/  \__,_|