탄산칼슘(CaCO3) ...

[김현남]

  탄산칼슘(CaCO₃)

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• 원시지각은 화성암 또는 운석 물질의 집합체였을 것이고 이것이 풍화 및 침식작용을 받아 돌부스러기로 변하여 퇴적되어 최초의 퇴적암이 생성되었을 것이다. 다음에 지각변동으로 생성된 퇴적암이 물위에 나타나고 원시지각과 퇴적암의 일부가 변성된 후 여러 종류의 암석으로부터 그 재료를 공급받은 새로운 퇴적암이 생성되었을 것이다

1. 생물 기원의 암석 가운데 가장 중요한 것으로 지각내 이산화탄소량의 많은 부분이 석회암 속에 저장되어 있다. 석회암에는 화학적 침전으로 이루어진 것과 유기적으로 형성된 것이 있으며 생물의 생화학적 작용 으로 만들어진 것이 많다. 대륙붕에서 대양저까지의 광범한 퇴적분지에 쌓인다.
2. 석회암은 퇴적되어 있는 바다생물과 퇴적과정에 따라 쵸크(chalk), 라임스톤(limestone), 마블(marble)로 나뉘어 진다.
   • 쵸크(Chalk) - 선사시대 원생동물, 바다동물, 구균, 유공층(작은 구멍 있는 석회껍질을 가진 미세한 동물)등이 퇴적된 화석이며, 침전작용에 의해 다른 광물에 비해 상대적으로 가벼워 지표위에 퇴적되어 있다.
   • 라임스톤(Limestone)- 조개류와 달팽이류의 퇴적으로 형성되어 있으며 석회암 지반에서는 탄산칼슘(CaCO₃)과 탄산이 결합하여 탄산칼슘염(Ca(HCO3)₂)이 형성되게 되는데 이들의 함량이 높아지면 [탄산경도]는 높아지게 된다. 쵸크보다 더 단단하며 지각판들의 충돌에 의해 다른 광물에 비해 가벼운 석회암들이 산 정상 부근에 융기되어 있으며 일부는 산 중간에 관입되어 있다.
   • 마블(Marble) - 화산활동으로 녹아버린 후 솟아오른 광석들이 비중 차이에
     의해 식으면서 가벼운 석회암들이 표면에 퇴적되어 있으며 , 쵸크나 라임스톤 에 비해 많은 하중을 받아서 필러(충진제)의 원료로 사용됨.
3. [석회석](CaCO₃) 은 탄산칼슘 으로 구성된 퇴적암으로 결정형태에 따라 [방해석](calcite), [아라고나이트](aragonite), 바테라이트(vaterite)로 구분된다.
4. 칼슘은 지구상에 산소와 규소 다음으로 많은것로 알려져 있 으며, 대부분의 칼슘은 탄산칼슘 광상으로 출현하고 있다.
5. 석회석은 토건재료의 기본인 시멘트의 주원료로 매우 중요한 자원이며 철강, 농업, 화공원료로도 널리 사용된다.
6. 탄산칼슘은 석회석을 분쇄하여 만든 초미립 분말로서 상온에서 안정한 [백색]의 약알카리성이며, 석회석의 순도, 입자의 크기, 제조방법에 따라 교질탄산칼슘, 중질탄산칼슘, 경질탄산칼슘으 로 구분된다.

1.탄산칼슘의 이화학적 특성
• 화학명:calcium carbonate
• 화학식:CaCO₃
• 분자량:100.08
• 경 도:3.0
• 비 중:2.71(2.5~2.8)
• 굴절률:1.63~1.66
• 이론조성:cao:co₂=56.0:44.0

2.물리화학적 특성


• 탄산칼슘은 백색 무기[filler]의 화학물질로서 거의 calcite형으로 상온,상압하에서 매우 안정된 물성을 보이며 일부 aragonite형으로 440도 에서 calcite로 전이를 하는것도 있으나 비교적 안정된 결정학적 구조를 가지고 있다.또한 이결정형은 복굴절을 보이며 calcite의 굴절률은 1.685와 1.486이고 비중은 2.71mohrs ph 7~8이며 경도는 2.9~3.0의 화학물질이다.
  
3.제조 방법의 개요

• [탄산칼슘] 의 제조방법은 탄산가스 반응법(carbonation process)소다회반응법 (soda process)및 복분해법(double dccomposition process)의 세가지가 있으나 일반적으로 탄산가스 반응법을 사용하고 있다.탄산가스 반응법은 석회석을 소성로에서 코크스와 같이 1000도시 이상으로 소성하여 식힌 생석회에 물을 가하여 만들어진 석회유에 탄산가스를 반응탱크에서 반응시켜 균일한 입도의 탄산칼슘을 제조 하는데 석회유 농도와 탄산가스농도의 조건에 따라서 [교질탄산칼슘], [경질탄산칼슘],[중질탄산칼슘] 을 만들수 있으며 [중질탄산칼슘] 의 또한가지의 제조방법은 고순도의 방해석을 여러종류의 [분쇄기] 를 이용하여 여러공정을 거처 초미립(평균입도1~2micron)이하의 제품 까지도 생산되고있어 각종 산업에서 유용하게 쓰여지고 있다.
  

4.전자 현미경 사진


     

[교질 탄산칼슘]	[경질 탄산칼슘]	[중질 탄산칼슘]

5.탄산칼슘 제조 반응식
• 석회석을 소성로에서 코크스와 같이 1000도시 이상으로 소성하여 식힌 생석회에 물을 가하여 만들어진 석회유에 탄산가스를 반응탱크에서 반응시켜 균일한 입도의 탄산칼슘을 제조 하는 반응식
• CaCO₃ → CaO + CO₂↑

  CaO + H₂O → Ca(OH)₂

  Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O
  

  

• 생석회 : 산화칼슘(CaO)
  
• 소석회 : 수산화칼슘(Ca(OH)₂)파우더
  
• 석회수 : 수산화칼슘(Ca(OH)₂)수용액
  
• 석회석 : 탄산칼슘(CaCO₃)
6.탄산칼슘의 용도
• [고 무] (천연고무.BR.SBR.등 각종고무류) 충진보강제
• 페인트 (수성.에멀션.) 등 충진보강제
• 프라스틱 (PVC.PE.HDPE.LDPE.LLDPE.ABS.)등 충진보강제
• [제지] (화페용지.신문용지.백상지.벽지.)등 각종지류
• 약용 (용각산. 제산제등 약전kp)
• 화학 (치약및 각산업분야에 적용가능)
• 기타.
• 출처: http://cks75.com.ne.kr/caco3/caco3.html