الحجر الجيري هو المادة الخام الرئيسية ل أسمنت الإنتاج. يتطلب إنتاج طن واحد من الكلنكر الأسمنتي حوالي 1.4 إلى 1.5 طن من الحجر الجيري. ووفقًا لبيانات المكتب الوطني للإحصاء، تجاوز إنتاج الأسمنت في الصين 2.3 مليار طن في عام 2019، وتجاوز الاستهلاك السنوي للحجر الجيري 2.8 مليار طن.
علاوة على ذلك، تهيمن الشركات المركزية والشركات المملوكة للدولة والشركات الخاصة الكبيرة على أكثر من 801 طن متري من صناعة الأسمنت. وتسيطر هذه الكيانات على 901 طن متري من حقوق التعدين لموارد الحجر الجيري. ونتيجة لذلك، يتم استخدام أكثر من 901 طن متري من موارد الحجر الجيري لإنتاج الأسمنت منخفض القيمة، مما يؤدي إلى هدر كبير.
إذن، بالإضافة إلى إنتاج الأسمنت، ما هي التطبيقات الأخرى الراقية التي يستخدمها الحجر الجيري؟
إنتاج أكسيد الكالسيوم
أكسيد الكالسيوم، المعروف باسم الجير الحي، يتم الحصول عليه عن طريق التكليس عالي الحرارة للحجر الجيري. ويأتي في شكلين: كتلة ومسحوق. بناءً على محتواه من الكالسيوم والمغنيسيوم، يتم تصنيفه إلى درجة صناعية ودرجة غذائية. يتم تصنيف أكسيد الكالسيوم الصناعي إلى أربع فئات: الفئة الأولى للتخليق الكيميائي، والفئة الثانية لكربيد الكالسيوم، والفئة الثالثة للبلاستيك والمطاط، والفئة الرابعة لإزالة الكبريت من غازات المداخن.
أكسيد الكالسيوم هو مادة مساعدة مهمة ومادة خام أساسية للصلب والبلاستيك. وله آفاق سوقية ضخمة في مجالات حماية البيئة. مثل معالجة مياه الصرف الصناعي وحرق القمامة وإزالة الكبريت من غازات المداخن. وباعتباره أكسيد قلوي فعال من حيث التكلفة، يستخدم أكسيد الكالسيوم أيضًا على نطاق واسع في الطرق السريعة والسكك الحديدية عالية السرعة والبناء. كما يستخدم في الصناعة (المعادن غير الحديدية وصناعة الورق وصناعة السكر ورماد الصودا والأغذية والأدوية ومواد البناء) والزراعة وغيرها من المجالات، مما يجعله مادة خام أساسية مهمة.
إنتاج هيدروكسيد الكالسيوم
يتكون هيدروكسيد الكالسيوم عن طريق هضم أكسيد الكالسيوم بالماء. الصيغة الكيميائية هي Ca(OH)2، والمعروفة باسم الجير المطفأ. يسمى المحلول المائي بماء الجير النقي.
يتمتع هيدروكسيد الكالسيوم بالخصائص العامة للقلويات وهو قلوي قوي. ونظرًا لأن قابلية ذوبان هيدروكسيد الكالسيوم أقل بكثير من قابلية ذوبان هيدروكسيد الصوديوم وهيدروكسيد البوتاسيوم، فإن محلوله يتمتع بتآكل وقلوية منخفضة نسبيًا.
لذلك، يمكن استخدامه كمنظم للحموضة في الأغذية، حيث يؤدي وظائف مثل التخزين المؤقت والتحييد والتصلب. يتميز هيدروكسيد الكالسيوم المستخدم في الأغذية بنشاط مرتفع نسبيًا، وبنية فضفاضة، ونقاء عالٍ، وبياض جيد، ومحتوى منخفض من الشوائب، ولا يحتوي على عناصر ضارة مثل الرصاص والزرنيخ.
يستخدم هيدروكسيد الكالسيوم على نطاق واسع كمواد خام في صناعة إنتاج مستحضرات الكالسيوم، حيث يعتبر جلوكونات الكالسيوم المنتج الأكثر شيوعًا.
يمكن استخدام هيدروكسيد الكالسيوم كمنظم للحموضة في مسحوق الحليب ومسحوق الحليب الكريمي ومنتجاته المحضرة وكذلك في حليب الأطفال. يمكن أن يعمل أيضًا كعامل تخزين ومحايد وعامل معالجة في منتجات البيرة والجبن والكاكاو. نظرًا لتأثيراته في تعديل درجة الحموضة والتخثر، يتم استخدام هيدروكسيد الكالسيوم في تخليق الأدوية والمواد المضافة للأغذية. مثل تخليق المواد الحيوية عالية التقنية مثل حمض الهيالورونيك، وتخليق فوسفات VC لإضافات الأعلاف، وإنتاج سيكلوهكسان الكالسيوم، ولاكتات الكالسيوم، وسترات الكالسيوم.
بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه كمادة مضافة في صناعة السكر ومعالجة المياه وغيرها من المواد الكيميائية العضوية الراقية. كما أنه مفيد في تحضير منظمات الحموضة ومصادر الكالسيوم في منتجات اللحوم نصف المصنعة الصالحة للأكل ومنتجات الكونجاك ومنتجات المشروبات والحقن الشرجية الطبية.
لقد تطورت صناعة هيدروكسيد الكالسيوم في بعض البلدان في وقت سابق. حيث يتجاوز الإنتاج السنوي في المملكة المتحدة والولايات المتحدة وألمانيا واليابان وكوريا الجنوبية 10 ملايين طن. وتنتج هذه البلدان بشكل أساسي منتجات عالية النقاء وعالية البياض. وبالمقارنة بها، فإن القدرة الإنتاجية لشركات هيدروكسيد الكالسيوم الغذائية في الصين أقل كفاية. ولا تستطيع المنتجات عالية الجودة تلبية متطلبات السوق الدولية بسبب القيود الفنية. كما أن كمية وجودة المنتجات متخلفة عن الشركات الأجنبية.
لذلك، من الأهمية بمكان تطوير شركات هيدروكسيد الكالسيوم المحلية من نقطة انطلاق عالية وبسرعة عالية. مع التقدم التكنولوجي الحالي في المجال البيولوجي في الصين، أصبح مجال تطبيق هيدروكسيد الكالسيوم أكثر اتساعًا، وخاصة مع الطلب الهائل على هيدروكسيد الكالسيوم الصالح للأكل.
إنتاج كربونات الكالسيوم النانوية
تشير كربونات الكالسيوم النانوية إلى حشوات غير عضوية وظيفية بحجم جزيئات يتراوح من 1 إلى 100 نانومتر، وتستخدم على نطاق واسع في المطاط والبلاستيك وصناعة الورق والحبر والطلاءات والمواد المانعة للتسرب والمواد اللاصقة والأدوية ومعجون الأسنان والأغذية وغيرها من المجالات.
تعتمد عملية الإنتاج الصناعي لكربونات الكالسيوم النانوية بشكل أساسي على الكربنة. تتكون المادة الخام في المقام الأول من الحجر الجيري الذي يحتوي على نسبة عالية من كربونات الكالسيوم. تتضمن عملية الإنتاج التكليس والهضم والكربنة والتعديل والتشتيت والتجفيف للحصول على منتج مادة المسحوق النهائي.
على سبيل المثال، تقوم شركة شاندونج دونج هوا للتكنولوجيا المحدودة بمعالجة الحجر الجيري وتحويله إلى مواد جديدة عالية الجودة تعتمد على الكالسيوم مثل كربونات الكالسيوم النانوية. ويمكن أن يرتفع سعر خام الجير، الذي يبلغ حوالي 100 يوان/طن، إلى 3000 يوان/طن، ويمكن أن يصل سعر كربونات الكالسيوم النانوية الصالحة للأكل إلى 10000 يوان/طن.
الوضع الحالي لاستخراج واستغلال موارد الحجر الجيري في الصين
من الضروري الجمع بين الظروف المحددة للتطور الصناعي الحالي وتكنولوجيا المنتج. حتى يمكن تحقيق الاستفادة العالية والفعالة من موارد الحجر الجيري. علاوة على ذلك، من الأهمية بمكان تحديد وتقسيم الحد الأعلى لدرجة الحجر الجيري المطلوبة لكل منتج لتعظيم قيمة موارد الحجر الجيري عالية الجودة.
وفقًا للتغير التدريجي لمحتوى CaO في الحجر الجيري،
يمكن للحجر الجيري عالي الجودة الذي يحتوي على نسبة أكبر من 54% إنتاج منتجات كربونات الكالسيوم الخفيفة والنانو عالية القيمة المضافة. تشمل الصناعات التي تستخدم هذه المنتجات البلاستيك الفاخر وصناعة الورق والطلاء والأدوية والإلكترونيات والأغذية وغيرها.
يمكن للحجر الجيري متوسط الجودة الذي يحتوي على نسبة تتراوح بين 49% و53% أن ينتج أكسيد الكالسيوم النشط وهيدروكسيد الكالسيوم. وتوجد هذه المواد في تطبيقات المذيبات المعدنية والمواد الكيميائية وصناعات المعالجة العميقة للأغذية.
يمكن استخدام الحجر الجيري منخفض الجودة الذي يحتوي على نسبة أقل من 48% في إنتاج الأسمنت في صناعات البناء.
من خلال توزيع المواد الخام من الحجر الجيري على مختلف الصناعات ذات الصلة وفقًا لمحتواها المختلف من أكسيد الكالسيوم، يمكن تحقيق سلسلة صناعية مغلقة تمامًا. وهذا يضمن موارد عالية الجودة والاستغلال الكامل والقيمة القصوى والتأثيرات البيئية.