كربونات الكالسيوم مادة خام معدنية لا فلزية أساسية. يستخدم الناس المواد القائمة على كربونات الكالسيوم في مختلف الصناعات. وهي مهمة للاقتصاد الوطني والحياة اليومية. لكربونات الكالسيوم تطبيقات واسعة في البلاستيك، والطلاءات المعمارية، والدهانات، وصناعة الورق، والمطاط، والأحبار، والأصباغ، والمواد اللاصقة، ومواد الختم، ومنتجات العناية الشخصية، ومعجون الأسنان، والأغذية، والأدوية، وغيرها الكثير.
بفضل وفرته الواسعة، وانخفاض تكلفته، وتعدد استخداماته، وسهولة معالجته، وتقنياته القابلة للتكيف، استقطب كربونات الكالسيوم اهتمامًا صناعيًا كبيرًا. ويلعب دورًا محوريًا كمادة أساسية للصناعات الناشئة وتطبيقات التكنولوجيا المتقدمة.
1. التطبيق في المركبات القائمة على البوليمر
هناك العديد من طرق التحضير والاستخدام التقليدية لكربونات الكالسيوم. ومع ذلك، فإن شعيرات كربونات الكالسيوم - ببنيتها الليفية الشبيهة بالقضبان - يمكنها تعزيز الخصائص الميكانيكية للمواد البوليمرية، بما في ذلك قوة الشد، وقوة الانثناء، ومقاومة الصدمات، وقد حظيت باهتمام بحثي كبير.
تشير الدراسات إلى أن إضافة 0.1% كتلةً فقط من كربونات الكالسيوم يمكن أن تزيد معامل المرونة الديناميكي لـ PHBV بمقدار 76% ومعامل الخسارة بمقدار 175%. يؤدي تحسين تبلور المركب وزيادة التواء مسارات الغاز إلى تقليل نفاذية الأكسجين وبخار الماء بشكل ملحوظ.
2. التطبيق في المواد المقاومة للهب
في مجال مقاومة اللهب، وفي المركبات القائمة على البوليمرات، وفي تعديل الأخشاب، يُعدّ كربونات الكالسيوم مفيدًا جدًا. وفي المركبات المصنوعة من البوليمرات والألياف الطبيعية، يُعدّ بالغ الأهمية. يمكن استخدام كربونات الكالسيوم البلورية كعامل تقوية ومثبط للهب في آنٍ واحد.
عند التسخين، يتحلل كربونات الكالسيوم ويطلق ثاني أكسيد الكربون، مما يخفض درجة حرارة سطح المواد المحترقة، ويخفف الغازات القابلة للاشتعال، ويعمل كحاجز لانتشار الأكسجين - مما يحقق تأثيرًا مثبطًا للهب.
3. التطبيق في الهلاميات المائية
في ظل الظروف الحمضية، يعزز كربونات الكالسيوم تجديد الأنسجة، ويمكنه التحلل بيولوجيًا داخل الجسم. تُنظّم البيئة الحمضية قليلاً إطلاق أيونات الكالسيوم، التي تُشكّل روابط أيونية داخل الهلام المائي لتحسين قوتها الميكانيكية.
ولتعزيز الأداء الحيوي بشكل أكبر، يقوم الباحثون في كثير من الأحيان بدمج كربونات الكالسيوم مع مواد غير عضوية أخرى في تركيبات الهيدروجيل.
4. التطبيقات في المواد المحفزة ضوئيًا
أظهرت الأبحاث أن الجمع بين عيوب مجموعة السيانو وكربونات الكالسيوم يعزز بشكل كبير كفاءة إزالة NOₓ من نتريد الكربون الجرافيتي (g-C₃N₄)، مما يزيدها من 34.05% (غير معدل) إلى 51.18%.
يُعزى ذلك إلى الخصائص الأساسية لكربونات الكالسيوم ودورها في تحييد أكاسيد النيتروجين الحمضية. عند دمجها مع g-C₃N₄، لا تُسهم كربونات الكالسيوم في امتصاص NOₓ من خلال تفاعلات الحمض والقاعدة فحسب، بل تعمل أيضًا كمركز نقل لحاملات الشحنة المولدة ضوئيًا، مما يُسهّل التحلل الضوئي الفعال لغازات NOₓ.
5. التطبيق في مواد الطاقة الجديدة
تتميز بطاريات الزنك الهوائية، وهي بطاريات مائية قابلة لإعادة الشحن، بمزايا مثل السلامة وانخفاض التكلفة والمحافظة على البيئة، مما يجعلها تقنية واعدة لتخزين الطاقة الخضراء. ومع ذلك، غالبًا ما تعاني من ضعف سعتها وضعف استقرار دورة الشحن.
اكتشف الباحثون أن طلاء أنود الزنك بكربونات الكالسيوم النانوية يحسن متانة البطارية من خلال توجيه الترسيب والإطلاق المنتظم والمنظم لأيونات الزنك أثناء دورات الشحن والتفريغ.
6. التطبيق في مواد التبريد الإشعاعي
تنبع خصائص انبعاث الأشعة تحت الحمراء للمواد غير العضوية بشكل رئيسي من مجموعاتها الأنيونية. يُظهر كربونات الكالسيوم انبعاثية ممتازة للأشعة تحت الحمراء في النطاق الجوي (8-13 ميكرومتر).
لكونها مادة متوفرة على نطاق واسع، مشتقة من مصادر طبيعية كالقشور وقشور البيض، تُمكّن كربونات الكالسيوم من إعادة تدوير نفايات الكتلة الحيوية وتحويلها إلى مواد تبريد إشعاعية. وهذا لا يُخفّض التكلفة فحسب، بل يدعم أيضًا التنمية المستدامة.
حاليًا، يُستخدم كربونات الكالسيوم غالبًا مع البوليمرات والمواد المضافة الوظيفية لإنتاج طلاءات مركبة. وفي كثير من الحالات، يُدمج التبريد الإشعاعي مع وظائف أخرى لتحسين الأداء عبر التنظيم الحراري السلبي.
7. التطبيق في تخزين الطاقة الحرارية
يتميز كربونات الكالسيوم بموصلية حرارية ممتازة، وخواص ميكانيكية، وقدرة على الغلق، واستقرار كيميائي. ويمكن استخدامه لتغليف مواد تغير الطور في كبسولات دقيقة. يتميز غلاف الكبسولة الدقيقة المُشكّل بخصائص وقائية جيدة وعمر خدمة أطول. علاوة على ذلك، يُعد كربونات الكالسيوم صديقًا للبيئة، والكبسولات الدقيقة المصنوعة منه مواد مستدامة. تتكون مواد تغير الطور المُغلفة بشكل رئيسي من أنظمة البارافين المركب أو نظام النيتروز-أوكتاديكان.
8. التطبيق في علاج السرطان
يمكن استخدام كربونات الكالسيوم، نظرًا لانخفاض تكلفتها، وقدرتها العالية على الامتصاص الحيوي، وتوافقها الحيوي، في أنظمة توصيل الأدوية لعلاج السرطان. ومع ذلك، فإن كربونات الكالسيوم النموذجية ذات الحجم الميكروني، نظرًا لارتفاع بلورتها، تقلل من معدل تحللها في الأنظمة البيولوجية، مما يؤثر بشدة على كفاءة إطلاق الدواء. وقد استخدم العلماء جسيمات نانوية من كربونات الكالسيوم غير المتبلورة كأنظمة لتوصيل الأدوية. وبالمقارنة مع كربونات الكالسيوم البلورية، فإن كربونات الكالسيوم غير المتبلورة تتحلل بسهولة أكبر في البيئة داخل الخلايا، مما يُسهّل إطلاق الدواء.
9. التطبيق في مجال صناعة الورق الجديد
حضّر الباحثون كربونات الكالسيوم المرنة والقابلة للتشوه ذات نسبة طول إلى قطر عالية باستخدام النانوسليلوز كقالب. أولاً، يُذاب النانوسليلوز في الماء، وبعد التقليب الجيد، يُضاف ثاني أكسيد الكربون، مما يتسبب في تكوين أكسيد الكالسيوم كربونات الكالسيوم حول النانوسليلوز في موقعه. يتراوح عرض كربونات الكالسيوم الناتجة بين 10 و30 ميكرومتر وطولها بين 30 و200 ميكرومتر، وتُمتص على سطح النانوسليلوز ولا تنهار بسهولة. تُضاف كربونات الكالسيوم المرنة والقابلة للتشوه هذه إلى اللب وتُصنع منها ورق بطريقة الضغط الرطب. يتميز السليلوز في الورق عالي الكالسيوم بقوى ربط قوية وقوة شد ممتازة. كما أن قابلية كربونات الكالسيوم للتشوه تُضفي سطحًا أكثر نعومة على الورق. يمكن لهذه الطريقة أن تُحوّل إنتاج الورق من الاعتماد على الخشب إلى الاعتماد على كربونات الكالسيوم، مما يقلل من استخدام الخشب ويساهم في التنمية المستدامة لصناعة الورق.
10. التطبيق في مواد البناء
تتوافق شعيرات كربونات الكالسيوم مع إضافات الأسمنت، وتُستخدم عادةً لتعزيز الأسمنت. الخرسانة العادية معرضة للتشقق عند التعرض للصدمات، لكن شعيرات كربونات الكالسيوم قادرة على التحكم في تطور الشقوق. في السنوات الأخيرة، أصبح استخدام شعيرات كربونات الكالسيوم، وألياف الفولاذ المقاوم للصدأ، وألياف البازلت، وغيرها من الألياف الهجينة متعددة المقاييس لتقوية الخرسانة اتجاهًا متزايدًا.
11. التطبيق في معالجة المياه
يتميز كربونات الكالسيوم بقدرة ممتازة على التخزين المؤقت، والتحييد، والامتصاص، مما يجعله مناسبًا لمعالجة المياه ومياه الصرف الصحي. في معالجة المياه، يُنظّم كربونات الكالسيوم درجة الحموضة (pH)، ويزيل أيونات الملوثات، ويضبط صلابة المياه. كما يلعب دورًا هامًا في الحد من تكوّن الترسبات الكلسية، ومنع انسداد الأنابيب، وتحسين كفاءة استخدام موارد المياه. في معالجة مياه الصرف الصحي، يمتص كربونات الكالسيوم الملوثات العضوية وأيونات المعادن الثقيلة، مما يُقلل من تركيز المواد الضارة في مياه الصرف، وبالتالي يُنقّي موارد المياه.
12. التطبيق في معالجة التربة
في معالجة التربة الملوثة، يُمكن لكربونات الكالسيوم ترسيب أيونات المعادن الثقيلة المختلفة وتعديل درجة حموضة التربة. وهذا يجعلها عاملًا مهمًا في معالجة التربة. في التطبيقات العملية، غالبًا ما يُستخدم كربونات الكالسيوم مع أنواع أخرى من الطين لتحسين نتائج المعالجة. ونظرًا لأن إنتاج كربونات الكالسيوم يتطلب استهلاكًا كبيرًا للطاقة وانبعاثات كربونية كبيرة، فإن التطورات الحديثة في تقنية ترسيب كربونات الكالسيوم المُستحثة بالميكروبات (MICP)، التي تتميز بانخفاض استهلاكها للطاقة وانبعاثاتها الكربونية، تُبشر بنتائج واعدة في معالجة التربة. وقد حققت تقنية MICP أداءً ممتازًا في كل من معالجة مياه الصرف الصحي ومعالجة تلوث التربة.
مسحوق ملحمي
آلات مسحوق ملحمة شركة رائدة في تصنيع معدات معالجة المساحيق المتطورة، متخصصة في أنظمة الطحن والتصنيف والتعديل فائقة الدقة. بفضل خبرتنا الممتدة لعقود من الزمن وتقنياتنا الأوروبية المتطورة، نقدم حلولاً مخصصة لكربونات الكالسيوم والمعادن غير المعدنية الأخرى، داعمين بذلك الابتكار في مختلف القطاعات، مثل المواد الجديدة، وتخزين الطاقة، والطلاء، وحماية البيئة. اتصل بنا للتعرف على المزيد حول أنظمة معالجة المساحيق الفعالة والموثوقة لدينا.