Carbonate de calcium

Le carbonate de calcium est un composé chimique de formule CaCO3. C'est une substance commune trouvée dans les roches sous forme de minéraux, de calcite et d'aragonite (en particulier sous forme de calcaire, un type de roche sédimentaire composée principalement de calcite) et est le principal constituant des perles et des coquilles d'organismes marins, d'escargots et Des œufs . Le carbonate de calcium est l'ingrédient actif de la chaux agricole et se forme lorsque les ions calcium de l'eau dure réagissent avec les ions carbonate pour provoquer une accumulation de tartre. Il est utilisé en médecine comme supplément de calcium ou comme antiacide, mais la surutilisation peut être dangereuse et entraîner une mauvaise digestion.

Applications

-Applications industrielles

Le carbonate de calcium est principalement utilisé dans l'industrie de la construction, soit comme matériau de construction, soit comme agrégat de calcaire pour la construction de routes, comme ingrédient de ciment ou comme matière première pour la préparation de la chaux de construction par combustion dans un four. En raison des intempéries principalement causées par les pluies acides, le carbonate de calcium (sous forme de calcaire) n'est plus utilisé uniquement à des fins de construction, mais uniquement comme matière première brute pour les matériaux de construction.

Le carbonate de calcium est également utilisé dans la purification du fer à partir du minerai de fer dans un haut fourneau. Le carbonate est calciné in situ pour donner de l'oxyde de calcium, qui forme un laitier avec diverses impuretés présentes, et se sépare du fer purifié.

Dans l'industrie pétrolière, du carbonate de calcium est ajouté aux fluides de forage en tant que pontage de forme et scellant pour gâteau de filtration; c'est aussi un matériau de pesage qui augmente la densité des fluides de forage pour contrôler la pression en fond de puits. Le carbonate de calcium est ajouté aux piscines comme correcteur de pH pour maintenir l'alcalinité et compenser les propriétés acides du désinfectant.

Il est également utilisé comme matière première dans le raffinage du sucre de betterave sucrière; il est calciné avec de l'anthracite dans un four pour produire de l'oxyde de calcium et du dioxyde de carbone. Cette chaux brûlée est ensuite trempée dans de l'eau douce pour produire une suspension d'hydroxyde de calcium pour la précipitation des impuretés de jus brut pendant la carbonatation.

Le carbonate de calcium sous forme de craie a toujours été un constituant important de la craie pour tableau noir. La craie de fabrication moderne, cependant, est principalement du gypse, du sulfate de calcium hydraté CaSO4 2H2O. Le carbonate de calcium est une source importante pour la culture du Seacrete. Le carbonate de calcium précipité (PCC), pré-dispersé sous forme de boue, est un matériau de remplissage courant pour les gants en latex dans le but de réaliser des économies maximales de matériaux et de coûts de production.

Le carbonate de calcium finement broyé (GCC) est un ingrédient essentiel du film microporeux utilisé dans les couches et certains films de construction, car les pores sont noyés autour des particules de carbonate de calcium par étirement biaxial lors de la fabrication du film. Le GCC et le PCC sont utilisés comme charges dans le papier car ils sont moins chers que la fibre de bois. En termes de volume de marché, les GCC sont les principaux types de charges utilisées aujourd'hui. Le papier d'impression et d'écriture peut contenir de 10 à 20% de carbonate de calcium. En Amérique du Nord, le carbonate de calcium commence à remplacer le kaolin dans la production de papier glacé. L'Europe pratique cela depuis des décennies comme production de papier alcalin ou production de papier sans acide. Le PCC utilisé pour le remplissage et le couchage du papier est précipité et préparé dans une variété de formes et de tailles avec des distributions granulométriques étroites et des diamètres sphériques équivalents de 0,4 à 3 microns.

Le carbonate de calcium est largement utilisé comme diluant dans les peintures, en particulier la peinture en émulsion mate, où généralement 30% en poids de la peinture sont de la craie ou du marbre. C'est également une charge populaire dans les plastiques. Quelques exemples typiques sont une charge d'environ 15 à 20% de craie dans des tubes à décharge en polychlorure de vinyle non plastifié (uPVC), une charge de 5% à 15% de craie enduite de stéarate ou de marbre dans un profil de fenêtre en uPVC. Les câbles PVC peuvent utiliser du carbonate de calcium à des charges allant jusqu'à 70 pce (parties pour cent parties de résine) pour améliorer les propriétés mécaniques (résistance à la traction et allongement) et électriques (résistance volumique). Les composés de polypropylène sont souvent remplis de carbonate de calcium pour augmenter la rigidité, une exigence qui devient importante à des températures de service élevées. Ici, le pourcentage est souvent de 20 à 40%. Il est également couramment utilisé comme charge dans les résines thermodurcissables (feuilles et compositions de moulage en vrac) et il a également été mélangé avec de l'ABS et d'autres ingrédients pour former certains types de jetons de poker "argile" moulés sous pression. Le carbonate de calcium précipité, fabriqué en laissant tomber l'oxyde de calcium dans l'eau, est utilisé seul ou avec des additifs sous forme de peinture blanche connue sous le nom de blanchiment à la chaux.

Le carbonate de calcium est ajouté à une grande variété d'adhésifs, de mastics et de charges de décoration pour le commerce et le bricolage. Les adhésifs pour carreaux de céramique contiennent généralement de 70% à 80% de calcaire. Les charges de fissures de décoration contiennent des quantités similaires de marbre ou de dolomite. Il est également mélangé avec du mastic lors de l'installation de vitraux et comme résine pour empêcher le verre de coller aux grilles du four lors de la cuisson des émaux et des peintures à haute température.

Dans les applications de glaçure céramique, le carbonate de calcium est connu sous le nom de merlan et est un ingrédient commun à de nombreux émaux sous sa forme de poudre blanche. Lorsqu'un glaçage est cuit avec ce matériau dans un four, le merlan agit comme un fondant dans l'émail. Le carbonate de calcium broyé est un abrasif (à la fois en tant que poudre abrasive et en tant qu'ingrédient dans les crèmes à récurer ménagères), en particulier sous forme de calcite, qui a un degré de dureté relativement faible de 3 sur l'échelle de Mohs, et donc ne raye pas le verre et la plupart des autres céramique, émail, bronze, fer et acier, et ont un effet modéré sur les métaux plus tendres comme l'aluminium et le cuivre. Une pâte à base de carbonate de calcium et d'eau désionisée peut être utilisée pour nettoyer les dépôts d'argent.

-Applications santé et nutrition

Le carbonate de calcium est largement utilisé comme complément alimentaire de calcium peu coûteux pour les antiacides. Il peut être utilisé comme liant phosphate pour le traitement de l'hyperphosphatémie (principalement chez les patients atteints d'insuffisance rénale chronique). Il est utilisé dans l'industrie pharmaceutique comme charge inerte pour les comprimés et autres médicaments. Le carbonate de calcium est utilisé dans la production d'oxyde de calcium et de dentifrice et a connu une résurgence comme conservateur et colorant alimentaire, lorsqu'il est utilisé dans ou avec des produits tels que les pommes biologiques.

Le carbonate de calcium est utilisé en thérapeutique comme liant de phosphate chez les patients sous hémodialyse. C'est la forme la plus courante de liant phosphate prescrite, en particulier dans les maladies rénales chroniques non dialysées. Le carbonate de calcium est le liant phosphaté le plus couramment utilisé, mais les cliniciens prescrivent de plus en plus les liants phosphates sans calcium les plus chers, en particulier le sevelamer.

L'excès de calcium provenant des suppléments, des aliments enrichis et des régimes riches en calcium peut provoquer le syndrome du lait-alcali, qui a une toxicité grave et peut être mortelle. En 1915, Bertram Sippy a introduit le «régime Sippy» de la consommation horaire de lait et de crème et l'ajout progressif d'œufs et de céréales bouillies sur 10 jours, combiné avec des poudres alcalines, qui a fourni un soulagement symptomatique des ulcères d'estomac. Au cours des décennies suivantes, le régime Sippy a entraîné une insuffisance rénale, une alcalose et une hypercalcémie, en particulier chez les hommes souffrant d'ulcères peptiques. Ces effets indésirables ont été inversés lorsque le régime a été interrompu, mais il a été fatal chez certains patients présentant des vomissements prolongés. Le syndrome lait-alcali a diminué chez les hommes après le développement de traitements efficaces contre les ulcères d'estomac. Depuis les années 1990, il a été le plus souvent signalé chez les femmes prenant des suppléments de calcium au-dessus de la plage recommandée de 1,2 à 1,5 gramme par jour pour la prévention et le traitement de l'ostéoporose et est aggravé par la déshydratation. Le calcium a été ajouté aux produits en vente libre, contribuant à un apport excessif involontaire. Un apport excessif en calcium peut entraîner une hypercalcémie, y compris des complications telles que des vomissements, des douleurs abdominales et une altération de l'état mental.

En tant qu'additif alimentaire, il est désigné E170 et a un numéro SIN de 170. Utilisé comme régulateur d'acidité, anti-agglomérant, stabilisant ou colorant, il est approuvé pour une utilisation dans l'UE, aux États-Unis, en Australie et en Nouvelle-Zélande. Il est utilisé dans certains produits laitiers de soja et d'amande comme source de calcium alimentaire; une étude suggère que le carbonate de calcium peut être aussi biodisponible que le calcium du lait de vache. Le carbonate de calcium est également utilisé comme agent raffermissant dans de nombreux produits végétaux en conserve et en bouteille.

Utilisation en agriculture

La chaux agricole, la craie en poudre ou le calcaire sont utilisés comme méthode peu coûteuse pour neutraliser les sols acides, les rendant appropriés pour la plantation.
Usage domestique

Le carbonate de calcium est un ingrédient clé dans de nombreuses poudres de nettoyage ménagères telles que Comet et est utilisé comme agent de récurage.

-Applications environnementales

En 1989, un chercheur, Ken Simmons, a introduit CaCO3 à Whetstone Brook dans le Massachusetts. Il espérait que le carbonate de calcium contrebalancerait l'acide dans l'écoulement des pluies acides et sauverait la truite qui avait arrêté de frayer. Bien que son expérience ait été un succès, elle a augmenté la quantité d'ions aluminium dans la zone du ruisseau qui n'avait pas été traitée avec le calcaire. Cela montre que du CaCO3 peut être ajouté pour neutraliser les effets des pluies acides dans les écosystèmes fluviaux. Actuellement, le carbonate de calcium est utilisé pour neutraliser les conditions acides dans le sol et l'eau. Depuis les années 70, une telle fertilisation à la chaux a été appliquée à grande échelle en Suède pour lutter contre l'acidification et plusieurs milliers de lacs et cours d'eau ont été chaulés à plusieurs reprises.

Le carbonate de calcium est également utilisé dans les applications de désulfuration des gaz de combustion et élimine les émissions nocives de SO2 et de NO2 provenant du charbon et d'autres combustibles fossiles brûlés dans les grandes centrales à combustibles fossiles.