فهم كربونات الكالسيوم الثقيلة من ستة وجهات نظر
ما هو كربونات الكالسيوم المطحونة؟
كربونات الكالسيوم المطحونة مسحوق أبيض يُستخرج بالطرق الفيزيائية من الكالسيت، والحجر الجيري، والدولوميت، والطباشير، والأصداف، وغيرها. يتميز بمظهر حبيبي صلب رمادي-أبيض أو بني داكن، وحمضية قليلاً، ونقاء عالٍ وتركيبة مستقرة. وهو مادة خام كيميائية بالغة الأهمية، تُستخدم على نطاق واسع في الصناعة، ويُعدّ من الحشوات الشائعة الاستخدام.
المواد الخام لإنتاج مسحوق كربونات الكالسيوم المطحونة
حجر الكلس
كربونات الكالسيوم المترسبة في البحيرة والبحر، بعد فقدانها الماء، تُضغط وتُلصق لتكوين صخرة تُسمى الحجر الجيري. صلادتها على مقياس موس أقل من 3، وهي خامة متوسطة الصلابة. في مصرتتمتع باكستان ودول أخرى برواسب معدنية ضخمة. لذلك، يعتمد إنتاج كربونات الكالسيوم الثقيلة في هذين البلدين بشكل رئيسي على الحجر الجيري كمادة خام.
الكالسيت
الكالسيت معدنٌ من كربونات الكالسيوم، ويوجد بكثرة في كربونات الكالسيوم الطبيعية. ولذلك، يُعدّ الكالسيت معدنًا واسع الانتشار. يتكوّن الكالسيت من بلوراتٍ متنوعة، حيث يمكن أن تكون تجمعاته على شكل مجموعاتٍ من البلورات، أو حبيبيةً، أو ضخمةً، أو ليفيةً، أو هوابط، أو ترابيةً، وهكذا.
رخام
مكونه الرئيسي هو كربونات الكالسيوم، بنسبة تزيد عن 50%. يتوفر بألوان متعددة، وعادةً ما يكون له نمط مميز. تتراوح صلادته على مقياس موس بين 2.5 و5. ونظرًا لتنوع ألوانه وجماله الأخّاذ بعد التلميع، يُستخدم أيضًا كمادة زخرفية في صناعة البناء.
الطباشير الصالحة للأكلالطباشير رواسب دقيقة من كربونات الكالسيوم، وهو نوع من الكالسيت. تكوّنت في الأصل في أعماق قاع المحيط نتيجة انضغاط العوالق الدقيقة التي استقرت في قاع البحر. ومن أشهر مصادرها مقاطعة إسيكس، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، ومقاطعة جيانغشي، الصين.
ما هي استخدامات مسحوق كربونات الكالسيوم المطحونة؟
صناعة المطاطإضافة كربونات الكالسيوم الثقيلة إلى المطاط تزيد من حجم المنتج، مما يوفر المطاط الطبيعي باهظ الثمن ويخفض تكاليف الإنتاج بشكل كبير. علاوة على ذلك، تتميز المطاط المعالج بمقاومة شد وتمزق وتآكل أفضل من المطاط النقي.
صناعة البلاستيك
يمكن الحصول على نتائج ممتازة باستخدام كربونات الكالسيوم المطحونة كمادة مالئة. ① زيادة الإنتاج وخفض التكاليف. ② تحسين مقاومة المنتجات البلاستيكية للحرارة. ③ تحسين لون المنتج النهائي.
صناعة الورق
صناعة الورق هي المجال الأوسع لاستخدام كربونات الكالسيوم الثقيلة، حيث يمكنها استبدال لب الخشب والأصباغ الأخرى، مما يضمن بياض الورق ومتانته بتكلفة منخفضة.
صناعة الطلاءيتميز كربونات الكالسيوم المطحونة ببياضٍ عالٍ وامتصاصٍ منخفضٍ للزيت. يُقلل هذا من كمية المستحلب المطلوبة، ويُقلل من تكلفة طلاء اللاتكس. كما يُحسّن أداء الطلاء.
صناعة البناء والتشييدمسحوق كربونات الكالسيوم الثقيل هو المكون الرئيسي في خرسانة البناء. هذا يُخفّض تكاليف الإنتاج ويزيد من صلابة الخرسانة ومتانتها.
صناعة الأسقف المقاومة للحريقيُستخدم الكالسيوم الثقيل أيضًا في إنتاج الأسقف المقاومة للحريق. فهو لا يُحسّن بياض المنتج ولمعانه فحسب، بل يزيد أيضًا من مقاومته للحريق.
صناعة الأعلافيمكن لكربونات الكالسيوم المطحونة أن تزيد من محتوى الكالسيوم في العلف، وبالتالي تحسين جودة العلف.
ما هو الفرق بين GCC و PCC؟
الاسم الكامل لـ GCC هو كربونات الكالسيوم المطحونة. الاسم الكامل لـ PCC هو كربونات الكالسيوم المترسبة. على الرغم من أن كلاهما ينتميان إلى كربونات الكالسيوم، إلا أن هناك اختلافات عديدة بينهما. بعد ذلك، سيتم إجراء تحليل دقيق من خمسة جوانب: طريقة الإنتاج، والكثافة الظاهرية، والبياض، ومحتوى الرطوبة، والسعر.
أسلوب الإنتاجGCC هو عبارة عن مسحوق يتم الحصول عليه بشكل أساسي من خلال طحن المعادن الطبيعية مثل الكالسيت والرخام والحجر الجيري والطباشير كمواد خام بواسطة معدات الطحن. PCC هو عبارة عن مسحوق يتم الحصول عليه بشكل أساسي من الحجر الجيري كمواد خام من خلال التكليس والهضم والكربنة والجفاف والتجفيف والتصنيف وغيرها من العمليات.
الكثافة الظاهريةيُعدّ الفرق في الكثافة الظاهرية للمنتج الفرق الأبرز بين GCC وPCC. فالكثافة الظاهرية لمنتجات كربونات الكالسيوم المطحونة كبيرة نسبيًا، وتتراوح عادةً بين 0.8 و1.3 غ/سم³؛ بينما تكون الكثافة الظاهرية لمنتجات كربونات الكالسيوم المترسبة صغيرة نسبيًا، وتتراوح عادةً بين 0.5 و0.7 غ/سم³. وقد تصل الكثافة الظاهرية لبعض منتجات كربونات الكالسيوم النانوية إلى حوالي 0.28 غ/سم³.
بياضيحتوي GCC على شوائب أكثر نسبيًا، لذا فإن بياض المنتج يكون عمومًا من 89% إلى 93%، ويمكن لعدد صغير جدًا من المنتجات أن يصل إلى 95%. تتميز منتجات PCC بنقاء عالي، لذا فإن البياض يكون عمومًا من 92% إلى 95%، ويمكن أن تصل بعض المنتجات إلى 96% إلى 97%.
محتوى الرطوبةيتراوح محتوى الرطوبة في منتجات كربونات الكالسيوم المطحونة عادةً بين 0.2% و0.3%. وتتميز هذه المنتجات بانخفاضها النسبي وثباتها النسبي. أما منتجات كربونات الكالسيوم المترسبة العادية، فتتراوح نسبة رطوبتها بين 0.3% و0.8%، وقد تتذبذب أحيانًا إلى حد ما، مما يجعلها غير مستقرة تمامًا.
السعر الأساسيتتم معالجة كربونات الكالسيوم الثقيلة بشكل رئيسي بالطرق الفيزيائية للتكسير والطحن الميكانيكي. أما إنتاج كربونات الكالسيوم الخفيفة فيتم عن طريق الترسيب الكيميائي. وتُعد العملية الأخيرة أكثر تعقيدًا بكثير من الأولى، وبالتالي تكون متطلباتها أكثر صرامة. لذلك، فإن كربونات الكالسيوم GCC بنفس حجم الجسيمات أرخص بنحو 30% من كربونات الكالسيوم PCC. وإذا كان الأداء جيدًا، فسيختار معظم المشترين شراء كربونات الكالسيوم المطحونة. لذا، فإن آفاق سوق كربونات الكالسيوم المطحونة واسعة جدًا.
كيف يتم إنتاج كربونات الكالسيوم المطحونة؟
هناك طريقتان رئيسيتان لإنتاج مسحوق كربونات الكالسيوم الثقيلة: الطريقة الجافة والطريقة الرطبة. عادةً ما يُطحن مسحوق الكالسيوم المطحون بسمك أقل من 2500 شبكة، أما كربونات الكالسيوم المطحونة فائقة النعومة بسمك يزيد عن 2500 شبكة، فيتم إنتاجها بشكل رئيسي عن طريق الطحن الرطب.
يُعد الطحن الجاف طريقة شائعة نسبيًا في الوقت الحالي، وتقنيته متطورة نسبيًا. بشكل عام، يُمكن استخدام نظام معالجة يتكون من معدات تكسير وطحن وتصنيف للحصول على منتجات بأحجام جسيمات مختلفة. يوضح الشكل التالي العملية بالتفصيل.
عملية الطحن الرطب أكثر تعقيدًا وتتطلب أدوات طحن إضافية. هذا يُمكّن من الحصول على جزيئات ذات تشتت أفضل وحجم جسيمات أدق. بالمقارنة مع الطريقة الجافة، تكون تكلفة إنتاج الطريقة الرطبة أعلى أيضًا. فيما يلي شرح عام لعملية الطحن الرطب.
احتياطات تخزين مسحوق كربونات الكالسيوم المطحونة
دليل على الرطوبةلأن كربونات الكالسيوم الثقيلة مسحوقة، فهي تمتص الماء أكثر. لذلك، من الضروري القيام بأعمال مقاومة للرطوبة بشكل جيد.
بعيدا عن المواد الحمضيةبما أن مسحوق الكالسيوم الثقيل هو كربونات الكالسيوم، فتجنب تخزينه مع مواد حمضية، إذ قد يحدث تفاعل كيميائي بينهما، مما يؤثر على فعالية مسحوق الكالسيوم الثقيل.
تجنب درجات الحرارة المرتفعةفي درجات الحرارة المرتفعة، يتحلل مسحوق الكالسيوم الثقيل بسهولة، مما يُقلل من تأثيره. لذلك، يُوضع مسحوق كربونات الكالسيوم المطحون النهائي في مكان بعيد عن أشعة الشمس المباشرة.
