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
Products such as vinyl siding and fencing use rigid polyvinyl chloride, with improved impact strength resulting from the addition of calcium carbonate. Manufacturing processes allow it to replace more expensive impact-modifying substances. Processed calcium carbonate is also used in various sealants and adhesives used within the automotive and construction industries.
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
- Pasta de dientes
Calcium carbonate is also used in kidney dialysis treatment, specifically hyperphosphatemia, to normalize phosphate concentrations for patients with chronic kidney disease. Combined with dietary phosphate, calcium carbonate forms calcium phosphate, which is insoluble in water.
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
Cosmetic-grade calcium carbonate is also used in antiperspirant deodorants.
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
With unique particle shapes and smaller-sized particles resulting from calcium carbonate manufacturing, processed food and beverages can be easily and effectively fortified with calcium while maintaining flavor.
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.
This process entails using carbon dioxide and heat in a process called calcination, which results in what is called “milk-of-lime” because of its extreme whiteness. After treating it with carbon dioxide, it precipitates into calcium carbonate salt. The subsequent material features a narrow and uniform particle size distribution, with particles around two microns in diameter. The precipitated calcium carbonate can be made with crystals of diverse shapes and sizes, which are adjusted to make the resulting material perform optimally for specific applications. This purified form of calcium carbonate is used in the paper, plastic, healthcare sectors, and various cosmetics and skin products.
Máquinas utilizadas para el procesamiento del carbonato de calcio
Heavy machinery is primarily used during the dry processing phase, when calcium carbonate manufacturing processes focus on reduction through milling, crushing, and screening, whereas air classification is generally used in later reduction phases. The equipment used during the processing of calcium carbonate powder affects grain types and particle size distribution.
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
Prater’s Mega Mill is essentially a hammermill that works to crush particles through impact, acting as a secondary piece of reduction equipment. The Mega Mill uses a high speed rotor with hammers affixed to support pins at the point where they pivot. These are equally spaced in a pattern that surrounds the grinding chamber. Precision bearings support the rotor, which allows the hammers to operate close to any screens within the frame at a very close tolerance. Repeated impacts by the Mega Mill reduce particle size as the particles collide and accelerate into each other, interrupter plates, and screen surfaces. Prater’s Mega Mill can be customized for calcium carbonate manufacturing by regulating clearance between screens and hammers, changing the number and size of screen holes, amending the number of hammers used, adjusting hammer tip speed, and modifying hammer thickness.
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
Prater’s air classifiers are used within systems designed for calcium carbonate manufacturing. Processing the powdered calcium carbonate by separating differently sized particles via centrifugal force, works within pneumatic circuits by conveying raw material through its primary air inlet. The classifier uses aerodynamic drag forces to act upon the particles, with the variability of the force used determining the density and diameter of the particles.
