Kalkstein ist der wichtigste Rohstoff für Zement Produktion. Zur Herstellung von 1 Tonne Zementklinker werden etwa 1,4 bis 1,5 Tonnen Kalkstein benötigt. Nach Angaben des Nationalen Statistikamts überstieg Chinas Zementproduktion im Jahr 2019 2,3 Milliarden Tonnen und der jährliche Verbrauch von Kalkstein überstieg 2,8 Milliarden Tonnen.
Darüber hinaus beherrschen Zentralunternehmen, Staatsbetriebe und große Privatunternehmen mehr als 80 % der Zementindustrie. Diese Unternehmen kontrollieren über 90 % der Abbaurechte für Kalksteinvorkommen. Infolgedessen werden mehr als 90 % der Kalksteinvorkommen für die Produktion von Zement mit geringem Wert verwendet, was zu erheblichen Abfällen führt.
Welche weiteren hochwertigen Verwendungsmöglichkeiten hat Kalkstein außer der Zementherstellung?
Herstellung von Calciumoxid
Calciumoxid, allgemein bekannt als Branntkalk, wird durch Hochtemperatur-Brennung von Kalkstein gewonnen. Es gibt es in zwei Formen: Block und Pulver. Basierend auf dem Calcium- und Magnesiumgehalt wird es in Industriequalität und Lebensmittelqualität eingeteilt. Industriequalitäts-Calciumoxid wird weiter in vier Kategorien eingeteilt: Klasse I für chemische Synthese, Klasse II für Calciumcarbid, Klasse III für Kunststoffe und Gummi und Klasse IV für Rauchgasentschwefelung.
Calciumoxid ist ein wichtiger Hilfsstoff und Grundrohstoff für Stahl und Kunststoffe. Es hat enorme Marktaussichten im Bereich des Umweltschutzes. Zum Beispiel bei der industriellen Abwasserbehandlung, Müllverbrennung und Rauchgasentschwefelung. Als kostengünstiges alkalisches Oxid wird Calciumoxid auch häufig auf Autobahnen, Hochgeschwindigkeitszügen und im Bauwesen verwendet. Auch in der Industrie (Nichteisenmetalle, Papierherstellung, Zuckerherstellung, Soda, Lebensmittel, Medizin, Baumaterialien), Landwirtschaft und anderen Bereichen ist es ein wichtiger Grundrohstoff.
Herstellung von Calciumhydroxid
Calciumhydroxid entsteht durch die Verdauung von Calciumoxid mit Wasser. Die chemische Formel lautet Ca(OH)2, allgemein bekannt als gelöschter Kalk. Die wässrige Lösung wird als geklärtes Kalkwasser bezeichnet.
Calciumhydroxid hat die allgemeinen Eigenschaften einer Lauge und ist eine starke Lauge. Da die Löslichkeit von Calciumhydroxid viel geringer ist als die von Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid, weist seine Lösung eine relativ geringe Korrosivität und Alkalität auf.
Daher kann es als Säureregulator in Lebensmitteln verwendet werden und erfüllt Funktionen wie Pufferung, Neutralisierung und Verfestigung. Calciumhydroxid in Lebensmittelqualität hat eine relativ hohe Aktivität, eine lockere Struktur, eine hohe Reinheit, eine gute Weiße, einen geringen Verunreinigungsgehalt und enthält keine schädlichen Elemente wie Pb und As.
Calciumhydroxid wird in der Industrie zur Herstellung von Calciumpräparaten häufig als Rohstoff verwendet, wobei Calciumgluconat das am häufigsten verwendete Produkt ist.
Calciumhydroxid kann als Säureregulator in Milchpulver und Rahmmilchpulver, seinen Fertigprodukten sowie in Säuglingsnahrung verwendet werden. Es kann auch als Puffer, Neutralisator und Härtemittel in Bier, Käse und Kakaoprodukten dienen. Aufgrund seiner pH-regulierenden und koagulierenden Wirkung wird Calciumhydroxid bei der Synthese von Medikamenten und Lebensmittelzusatzstoffen verwendet. Beispielsweise bei der Synthese von Hightech-Biomaterialien wie HA, der Synthese von VC-Phosphaten für Futterzusätze und der Herstellung von Calciumcyclohexan, Calciumlactat und Calciumcitrat.
Darüber hinaus wird es als Zusatzstoff in der Zuckerindustrie, der Wasseraufbereitung und anderen hochwertigen organischen Chemikalien verwendet. Es ist auch hilfreich bei der Herstellung von Säureregulatoren und Kalziumquellen in essbaren Fleischhalbfabrikaten, Konjakprodukten, Getränkeprodukten und medizinischen Einläufen.
Die Calciumhydroxid-Industrie hat sich in einigen Ländern früher entwickelt. Großbritannien, die USA, Deutschland, Japan und Südkorea haben alle eine Jahresproduktion von über 10 Millionen Tonnen. Diese Länder produzieren hauptsächlich hochreine und hochweiße Produkte. Im Vergleich dazu ist die Produktionskapazität der chinesischen Unternehmen für Calciumhydroxid in Lebensmittelqualität weniger ausreichend. Hochwertige Produkte können aufgrund technischer Einschränkungen die Nachfrage des internationalen Marktes nicht befriedigen. Sowohl die Quantität als auch die Qualität der Produkte hinken denen ausländischer Unternehmen hinterher.
Daher ist es von entscheidender Bedeutung, inländische Calciumhydroxid-Unternehmen von einem hohen Ausgangspunkt aus und mit hoher Geschwindigkeit zu entwickeln. Mit den aktuellen technologischen Fortschritten im biologischen Bereich in China wird das Anwendungsfeld von Calciumhydroxid immer umfangreicher, insbesondere angesichts der enormen Nachfrage nach Calciumhydroxid in Lebensmittelqualität.
Herstellung von Nano-Calciumcarbonat
Bei Nanocalciumcarbonat handelt es sich um funktionelle anorganische Füllstoffe mit einer Partikelgröße von 1–100 nm, die häufig in der Gummi- und Kunststoffindustrie, bei der Papierherstellung, in Tinte, Beschichtungen, Dichtungs- und Klebstoffen, in der Medizin, Zahnpasta, Lebensmittelindustrie und anderen Bereichen eingesetzt werden.
Die industrielle Produktion von Nanokalziumkarbonat beruht hauptsächlich auf Karbonisierung. Der Rohstoff ist hauptsächlich Kalkstein mit einem hohen Kalziumkarbonatgehalt. Der Produktionsprozess umfasst Kalzinierung, Aufschluss, Karbonisierung, Modifizierung, Dispersion und Trocknung, um das endgültige Pulvermaterialprodukt zu erhalten.
Beispielsweise verarbeitet Shandong Donghua Technology Co., Ltd. Kalkstein zu hochwertigen neuen Materialien auf Kalziumbasis wie Nanokalziumkarbonat. Der Preis für Kalkerz, der bei etwa 100 Yuan/Tonne liegt, kann auf 3.000 Yuan/Tonne steigen, und der Preis für Nanokalziumkarbonat in Lebensmittelqualität kann 10.000 Yuan/Tonne erreichen.
Der aktuelle Stand des Kalksteinabbaus und der Kalksteinnutzung in China
Es ist notwendig, die spezifischen Bedingungen der aktuellen industriellen Entwicklung und Produkttechnologie zu kombinieren. So kann eine hochwertige und effiziente Nutzung der Kalksteinressourcen erreicht werden. Darüber hinaus ist es entscheidend, die für jedes Produkt erforderliche Obergrenze der Kalksteinqualität festzulegen und zu unterteilen, um den Wert hochwertiger Kalksteinressourcen zu maximieren.
Entsprechend der Gradientenänderung des CaO-Gehalts im Kalkstein,
Hochwertiger Kalkstein mit einem Gehalt von mehr als 54% kann hochwertiges leichtes Kalziumkarbonat und Nano-Kalziumkarbonatprodukte produzieren. Zu den Branchen, die diese Produkte verwenden, gehören hochwertige Kunststoffe, Papierherstellung, Beschichtungen, Medizin, Elektronik, Lebensmittel und andere.
Kalkstein mittlerer Qualität mit einem Gehalt zwischen 49% und 53% kann aktives Calciumoxid und Calciumhydroxid produzieren. Diese Materialien finden Anwendung in metallurgischen Lösungsmitteln, Chemikalien und der Lebensmittelverarbeitung.
Aus Kalkstein geringer Qualität mit einem Gehalt von weniger als 48% kann Zement in der Bauindustrie hergestellt werden.
Durch die Verteilung der Kalksteinrohstoffe an verschiedene verwandte Industrien entsprechend ihrem unterschiedlichen Calciumoxidgehalt kann eine vollständig geschlossene Industriekette erreicht werden. Dies gewährleistet hochwertige Ressourcen, vollständige Nutzung sowie maximale Wertschöpfung und Umweltauswirkungen.