La importancia del carbonato de calcio

El carbonato de calcio (CaCO3) constituye más del 4% de la corteza terrestre y se encuentra en todo el mundo. Sus formas naturales más comunes son la tiza, la caliza y el mármol (producido por la sedimentación de pequeños mariscos, caracoles y corales fosilizados durante millones de años). La tiza se presenta como un material microcristalino y se ha utilizado para dibujar y escribir durante más de diez mil años. La piedra caliza es más compacta y duradera que la tiza (los bloques de piedra caliza se utilizaron para construir las antiguas pirámides egipcias). Otra de las iteraciones de la caliza, el travertino, se utilizó desde la antigüedad como material de construcción y fue un componente clave para los acueductos romanos. El mármol, una roca metamórfica formada por partículas cristalinas gruesas, se ha utilizado en la construcción, la edificación y el arte a lo largo de la historia. Los antiguos griegos lo utilizaron para los frisos, las esculturas en relieve y las estatuas independientes, y las que posteriormente creó Miguel Ángel durante el Renacimiento. 

Aplicaciones del carbonato de calcio

Uno de los materiales más versátiles, el carbonato cálcico, tiene ahora cientos de usos. Muchas de estas aplicaciones requieren la trituración de las rocas que contienen carbonato cálcico. Los procesos de fabricación de este polvo concentrado permiten a numerosas industrias utilizarlo para fabricar una amplia gama de productos.  

Construcción 

Además de utilizarse como material de construcción independiente, la industria de la construcción utiliza el carbonato de calcio como ingrediente del cemento. Así, se emplea como aglutinante para fabricar asfalto para carreteras, hormigón y mortero tras ser clasificado según el tamaño de las partículas. 

Agricultura y acuicultura

La cal agrícola utiliza carbonato cálcico como ingrediente activo para neutralizar de forma económica los suelos ácidos y hacerlos aptos para la siembra. Los ganaderos utilizan a menudo vitaminas y piensos premezclados que contienen carbonato cálcico como suplemento, añadiendo volumen al alimento y manteniéndolo libre de polvo. En acuicultura, regula el pH del suelo en los estanques antes de introducir los organismos acuáticos. El carbonato cálcico es el ingrediente activo de la cal agrícola y se utiliza en la alimentación animal.  

Plásticos y sellantes

Productos como los revestimientos y vallas de vinilo utilizan cloruro de polivinilo rígido, con una mayor resistencia al impacto gracias a la adición de carbonato de calcio. Los procesos de fabricación permiten sustituir a sustancias modificadoras de impacto más caras. El carbonato cálcico procesado también se utiliza en varios selladores y adhesivos empleados en las industrias del automóvil y la construcción. 

Papel 

Valorado por su brillo y su capacidad para dispersar la luz, los fabricantes de papel lo utilizan como un relleno barato cuando fabrican papel opaco de color. Con este relleno hecho de carbonato de calcio, los procesos de fabricación utilizados en la parte húmeda del equipo de fabricación de papel dan al papel un aspecto más brillante y luminoso. Su uso en la industria papelera mejora la productividad de las máquinas de fabricación de papel, mejora las propiedades ópticas y reduce los costes al sustituir los agentes más caros utilizados para el abrillantado y la fibra de la pasta. 

Pinturas y revestimientos

El carbonato de calcio, que también se utiliza como relleno en los pigmentos de revestimiento y las pinturas, se valora por su exclusivo color blanco. En algunos casos, hasta el 30% del peso de ciertas pinturas está compuesto por carbonato cálcico. Los procesos de fabricación que crean formas distintivas de las partículas también permiten a los fabricantes de pintura reducir los niveles de dióxido de titanio y mejorar la capacidad del producto para oscurecer colores contrastados. 

Sanidad y cosmética

El carbonato de calcio también puede utilizarse como medio para regular y mejorar la salud humana. 

Se utiliza en:

  • Tabletas o líquidos antiácidos 
  • Suplementos dietéticos de calcio
  • Relleno para pastillas
  • Comprimidos multivitamínicos y minerales
  • Dentífricos

El carbonato cálcico también se utiliza en el tratamiento de la diálisis renal, concretamente en la hiperfosfatemia, para normalizar las concentraciones de fosfato de los pacientes con enfermedad renal crónica. En combinación con el fosfato de la dieta, el carbonato cálcico forma fosfato cálcico, que es insoluble en agua. 

Cosméticos

El carbonato de calcio también se utiliza como relleno en los cosméticos, especialmente los de color. Su forma en polvo también ayuda a absorber el exceso de grasa de la piel. 

Entre los cosméticos que suelen utilizar carbonato de calcio se encuentran:

  • Rubores 
  • Polvos corporales 
  • Sombras de ojos
  • Polvos faciales
  • Fundaciones
  • Bases de maquillaje

El carbonato de calcio de grado cosmético también se utiliza en desodorantes antitranspirantes.

Producción de alimentos

El carbonato de calcio, utilizado habitualmente como conservante de alimentos, se encuentra en varios productos alimenticios que se encuentran en los supermercados. 

Entre ellas se encuentran:

  • Polvo de hornear
  • Masa 
  • Mezclas para postres en seco
  • Pasta de dientes 
  • Vino 

Gracias a las formas únicas de las partículas y a las partículas de menor tamaño resultantes de la fabricación del carbonato cálcico, los alimentos y bebidas procesados pueden enriquecerse con calcio de forma fácil y eficaz, manteniendo el sabor.

Óptica

La forma en que los minerales se separan cuando se procesan se denomina escisión, y la escisión de la calcita se califica como perfecta en tres direcciones. El término "calcita" se refiere a las estructuras cristalinas que componen el carbonato de calcio. Los procesos de fabricación rompen estos cristales a lo largo de tres planos, dando lugar a fragmentos en forma de bloque. Esta y otra característica de la calcita, denominada doble refracción, permite que los cristales de calcita difundan la luz en dos ángulos diferentes. Esta característica la hace valiosa para numerosas aplicaciones ópticas, como la fabricación de detectores de luz y monocromadores.

Tratamiento del agua

El carbonato de calcio ayuda a tratar las aguas residuales neutralizando los microorganismos como las algas, las bacterias y los hongos dentro del agua. La superficie del mineral sirve como medio para inmovilizar los microorganismos, y el carbonato de calcio actúa como un portador en el que se reúnen estos microorganismos. Este método de tratamiento reduce los productos químicos necesarios, por lo que es más respetuoso con el medio ambiente. 

El proceso de fabricación del carbonato de calcio

Las fuentes minerales naturales son necesarias para fabricar carbonato cálcico comercialmente utilizable. Los procesos de fabricación se utilizan para mejorar las propiedades específicas y reducir el tamaño de las partículas del material. El carbonato cálcico se extrae de minas abiertas o subterráneas, se perfora, se explota y se tritura. Después, la piedra triturada se clasifica y se lava, eliminando gran parte de las impurezas de color del material. 

A partir de ahí, el carbonato de calcio pasa por un proceso seco o húmedo. El proceso húmedo implica una síntesis química que utiliza dióxido de carbono, y el procesamiento húmedo suele seguir al seco para aumentar la pureza. Este método también funciona a la inversa, ya que cuando el carbonato de calcio reacciona con los ácidos, produce dióxido de carbono. Esto permite a los geólogos analizar de forma fiable un mineral para determinar si contiene carbonato cálcico.

Procesamiento de carbonato de calcio en seco

El procesamiento en seco requiere una serie de procedimientos de reducción que implican la molienda y la reducción física del material en partículas cada vez más pequeñas. A continuación, el material molido se clasifica mediante un cribado repetido de las partículas gruesas -lo que da lugar a un material de "grado de cribado"- o mediante una clasificación por aire para separar las partículas más finas. El material de grado de cribado suele tener una media de 6-40 mallas (400-3360 micras). Cuando se utiliza el mármol para la fabricación de carbonato cálcico, el procesamiento da como resultado una forma mineral aún más pura. Sin embargo, se suele utilizar piedra caliza debido a su menor coste. El carbonato cálcico molido resultante se clasifica en función de sus propiedades específicas, se utiliza para diversos usos o se sigue procesando por vía húmeda. 

Procesamiento del carbonato de calcio precipitado 

Por lo general, el carbonato de calcio pasa por un proceso en el que se precipita químicamente en una forma más pura para que el mineral esté contenido en una solución suspendida. Esto se denomina proceso húmedo y generalmente da como resultado partículas más finas y un material más puro. Derivado de la cal, los procesos de fabricación de carbonato cálcico precipitado implican la hidratación de la cal viva (óxido de calcio) para iniciar una reacción química entre la cal viva y el agua para hacer una suspensión que consiste en hidróxido de calcio. De este modo, se obtiene una suspensión a base de agua, de la que la mitad o más puede ser materia sólida.

Este proceso implica el uso de dióxido de carbono y calor en un proceso llamado calcinación, que da como resultado lo que se llama "leche de cal" por su extrema blancura. Tras tratarla con dióxido de carbono, se precipita en forma de sal de carbonato de calcio. El material resultante presenta una distribución granulométrica estrecha y uniforme, con partículas de unas dos micras de diámetro. El carbonato cálcico precipitado puede fabricarse con cristales de diversas formas y tamaños, que se ajustan para que el material resultante tenga un rendimiento óptimo para aplicaciones específicas. Esta forma purificada de carbonato cálcico se utiliza en los sectores del papel, el plástico y la sanidad, así como en diversos productos cosméticos y para la piel. 


¿Qué máquina necesito?


 

Máquinas utilizadas para el procesamiento del carbonato de calcio

La maquinaria pesada se utiliza principalmente durante la fase de procesamiento en seco, cuando los procesos de fabricación de carbonato cálcico se centran en la reducción a través de la molienda, la trituración y el cribado, mientras que la clasificación por aire se utiliza generalmente en las fases posteriores de reducción. El equipo utilizado durante el procesamiento del carbonato de calcio en polvo afecta a los tipos de grano y a la distribución del tamaño de las partículas.  

Equipos Prater para procesos de fabricación de carbonato cálcico

Prater Industries fabrica una serie de máquinas muy adecuadas para desmenuzar áridos como la piedra caliza, la tiza o el mármol para fabricar carbonato cálcico. Los procesos de fabricación utilizados dependen en gran medida de la aplicación para la que se utilizará el carbonato de calcio.

Mega Molinos Prater 

El Mega Mill de Prater es esencialmente un molino de martillos que trabaja para aplastar las partículas mediante el impacto, actuando como una pieza secundaria del equipo de reducción. El Mega Mill utiliza un rotor de alta velocidad con martillos fijados a pernos de soporte en el punto en el que pivotan. Estos están igualmente espaciados en un patrón que rodea la cámara de molienda. Los cojinetes de precisión soportan el rotor, lo que permite que los martillos actúen cerca de cualquier malla dentro del marco con una tolerancia muy estrecha. Los impactos repetidos del Mega Mill reducen el tamaño de las partículas a medida que éstas chocan y se aceleran entre sí, contra las placas de interrupción y las superficies de las cribas. El Mega Mill de Prater puede personalizarse para la fabricación de carbonato de calcio regulando la distancia entre las cribas y los martillos, cambiando el número y el tamaño de los orificios de las cribas, modificando el número de martillos utilizados, ajustando la velocidad de la punta de los martillos y modificando el grosor de los mismos.

Molinos clasificadores de aire Prater 

El molino clasificador de aire de Prater combina operaciones de trituración y molienda de doble etapa que funcionan dentro de un circuito cerrado con un clasificador de aire. En primer lugar, reduce el tamaño del material con un rotor de molienda de alta velocidad que se reduce mediante la fuerza de impacto. Cuando se utiliza en la fabricación de carbonato cálcico, el molino clasificador de aire utiliza mandíbulas dentadas y cribas para proporcionar un cizallamiento adicional para reducir las partículas aceleradas. El clasificador de aire controlado independientemente dentro del molino separa las partículas de carbonato cálcico que no cumplen las especificaciones, recirculándolas para su posterior reducción. Son muy útiles cuando se procesa carbonato cálcico precipitado, que requiere una distribución ajustada de las partículas. 

Clasificadores de aire Prater

Los clasificadores de aire de Prater se utilizan en sistemas diseñados para la fabricación de carbonato de calcio. Procesando el carbonato de calcio en polvo mediante la separación de partículas de diferente tamaño a través de la fuerza centrífuga, funciona dentro de circuitos neumáticos transportando la materia prima a través de su entrada de aire primaria. El clasificador utiliza fuerzas de arrastre aerodinámicas para actuar sobre las partículas, y la variabilidad de la fuerza utilizada determina la densidad y el diámetro de las partículas. 

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