Đá vôi là nguyên liệu chính cho xi măng sản xuất. Cần khoảng 1,4 đến 1,5 tấn đá vôi để sản xuất 1 tấn clinker xi măng. Theo số liệu của Cục Thống kê Quốc gia, sản lượng xi măng của Trung Quốc đã vượt quá 2,3 tỷ tấn vào năm 2019 và lượng tiêu thụ đá vôi hàng năm vượt quá 2,8 tỷ tấn.
Hơn nữa, các doanh nghiệp trung ương, doanh nghiệp nhà nước và các doanh nghiệp tư nhân lớn chi phối hơn 80% của ngành xi măng. Các thực thể này kiểm soát hơn 90% quyền khai thác tài nguyên đá vôi. Kết quả là, hơn 90% tài nguyên đá vôi được sử dụng cho sản xuất xi măng giá trị thấp, dẫn đến lãng phí đáng kể.
Vậy, ngoài việc sản xuất xi măng, đá vôi còn có những ứng dụng cao cấp nào khác?
Sản xuất canxi oxit
Canxi oxit, thường được gọi là vôi sống, thu được bằng cách nung đá vôi ở nhiệt độ cao. Nó có hai dạng: dạng khối và dạng bột. Dựa trên hàm lượng canxi và magiê, nó được phân loại thành loại công nghiệp và loại thực phẩm. Canxi oxit cấp công nghiệp được phân loại thành bốn loại: Loại I để tổng hợp hóa học, Loại II để canxi cacbua, Loại III để nhựa và cao su, và Loại IV để khử lưu huỳnh khí thải.
Canxi oxit là một vật liệu phụ trợ quan trọng và nguyên liệu thô cơ bản cho thép và nhựa. Nó có triển vọng thị trường lớn trong các lĩnh vực bảo vệ môi trường. Chẳng hạn như xử lý nước thải công nghiệp, đốt rác và khử lưu huỳnh khí thải. Là một oxit kiềm hiệu quả về mặt chi phí, canxi oxit cũng được sử dụng rộng rãi trong đường cao tốc, đường sắt cao tốc, xây dựng. Ngoài ra trong công nghiệp (kim loại màu, làm giấy, làm đường, tro soda, thực phẩm, thuốc, vật liệu xây dựng), nông nghiệp và các lĩnh vực khác, khiến nó trở thành một nguyên liệu thô cơ bản quan trọng.
Sản xuất canxi hiđroxit
Canxi hiđroxit được hình thành do quá trình phân hủy canxi oxit với nước. Công thức hóa học là Ca(OH)2, thường được gọi là vôi tôi. Dung dịch nước được gọi là nước vôi trong.
Canxi hiđroxit có tính chất chung của kiềm và là kiềm mạnh. Vì độ hòa tan của canxi hiđroxit thấp hơn nhiều so với natri hiđroxit và kali hiđroxit nên dung dịch của nó có tính ăn mòn và tính kiềm tương đối thấp.
Do đó, nó có thể được sử dụng như một chất điều chỉnh độ axit trong thực phẩm, phục vụ các chức năng như đệm, trung hòa và đông đặc. Canxi hydroxit cấp thực phẩm có hoạt tính tương đối cao, cấu trúc lỏng lẻo, độ tinh khiết cao, độ trắng tốt, hàm lượng tạp chất thấp và không chứa các nguyên tố có hại như Pb và As.
Canxi hydroxit được sử dụng rộng rãi làm nguyên liệu trong ngành sản xuất chế phẩm canxi, trong đó canxi gluconat là sản phẩm phổ biến nhất.
Canxi hydroxit có thể được sử dụng như một chất điều chỉnh độ axit trong sữa bột và sữa bột kem, các sản phẩm chế biến của nó, cũng như trong sữa bột dành cho trẻ sơ sinh. Nó cũng có thể đóng vai trò là chất đệm, chất trung hòa và chất bảo quản trong bia, pho mát và các sản phẩm ca cao. Do tác dụng điều chỉnh độ pH và đông tụ, canxi hydroxit được sử dụng trong quá trình tổng hợp thuốc và phụ gia thực phẩm. Chẳng hạn như tổng hợp các vật liệu sinh học công nghệ cao như HA, tổng hợp các phosphat VC cho phụ gia thức ăn chăn nuôi và sản xuất canxi cyclohexan, canxi lactat và canxi citrat.
Ngoài ra, nó được sử dụng như một chất phụ gia trong ngành công nghiệp đường, xử lý nước và các hóa chất hữu cơ cao cấp khác. Nó cũng hữu ích để chuẩn bị chất điều chỉnh độ axit và nguồn canxi trong các sản phẩm bán thành phẩm thịt ăn được, sản phẩm konjac, sản phẩm đồ uống và thuốc thụt tháo y tế.
Ngành công nghiệp canxi hydroxit ở một số quốc gia phát triển sớm hơn. Anh, Hoa Kỳ, Đức, Nhật Bản và Hàn Quốc đều có sản lượng hàng năm vượt quá 10 triệu tấn. Các quốc gia này chủ yếu sản xuất các sản phẩm có độ tinh khiết cao và độ trắng cao. So với họ, năng lực sản xuất của các công ty canxi hydroxit cấp thực phẩm của Trung Quốc kém hơn. Các sản phẩm cao cấp không thể đáp ứng nhu cầu của thị trường quốc tế do hạn chế về mặt kỹ thuật. Cả số lượng và chất lượng sản phẩm đều tụt hậu so với các công ty nước ngoài.
Do đó, việc phát triển các doanh nghiệp canxi hydroxit trong nước từ điểm khởi đầu cao và với tốc độ cao là rất quan trọng. Với những tiến bộ công nghệ hiện tại trong lĩnh vực sinh học tại Trung Quốc, lĩnh vực ứng dụng canxi hydroxit đang trở nên rộng rãi hơn, đặc biệt là với nhu cầu lớn về canxi hydroxit cấp thực phẩm.
Sản xuất nano canxi cacbonat
Nano canxi cacbonat là chất độn vô cơ chức năng có kích thước hạt từ 1-100nm, được sử dụng rộng rãi trong cao su, nhựa, làm giấy, mực, chất phủ, chất bịt kín và chất kết dính, y học, kem đánh răng, thực phẩm và các lĩnh vực khác.
Sản xuất công nghiệp nano canxi cacbonat chủ yếu dựa vào quá trình cacbon hóa. Nguyên liệu thô chủ yếu là đá vôi có hàm lượng canxi cacbonat cao. Quá trình sản xuất bao gồm nung, tiêu hóa, cacbon hóa, biến tính, phân tán và sấy khô để thu được sản phẩm vật liệu bột cuối cùng.
Ví dụ, Công ty TNHH Công nghệ Đông Hoa Sơn Đông chế biến đá vôi thành vật liệu mới cao cấp gốc canxi như nano canxi cacbonat, giá quặng vôi khoảng 100 nhân dân tệ/tấn có thể tăng lên 3.000 nhân dân tệ/tấn, giá nano canxi cacbonat cấp thực phẩm có thể lên tới 10.000 nhân dân tệ/tấn.
Tình hình khai thác và sử dụng tài nguyên đá vôi hiện nay ở Trung Quốc
Cần kết hợp các điều kiện cụ thể của sự phát triển công nghiệp hiện tại và công nghệ sản phẩm, để có thể đạt được giá trị cao và sử dụng hiệu quả tài nguyên đá vôi. Hơn nữa, việc thiết lập và phân chia giới hạn trên của hàm lượng đá vôi cần thiết cho từng sản phẩm là rất quan trọng để tối đa hóa giá trị của tài nguyên đá vôi chất lượng cao.
Theo sự thay đổi gradien của hàm lượng CaO trong đá vôi,
Đá vôi chất lượng cao có hàm lượng lớn hơn 54% có thể sản xuất ra các sản phẩm canxi cacbonat nhẹ và canxi cacbonat nano có giá trị gia tăng cao. Các ngành công nghiệp sử dụng các sản phẩm này bao gồm nhựa cao cấp, sản xuất giấy, sơn, y học, điện tử, thực phẩm và các ngành khác.
Đá vôi chất lượng trung bình có hàm lượng từ 49% đến 53% có thể tạo ra canxi oxit và canxi hydroxit hoạt tính. Những vật liệu này được ứng dụng trong dung môi luyện kim, hóa chất và các ngành công nghiệp chế biến sâu thực phẩm.
Đá vôi chất lượng thấp có hàm lượng dưới 48% có thể sản xuất xi măng trong ngành xây dựng.
Phân phối nguyên liệu đá vôi thô cho các ngành công nghiệp liên quan khác nhau theo hàm lượng canxi oxit khác nhau, có thể đạt được chuỗi công nghiệp khép kín hoàn toàn. Điều này đảm bảo tài nguyên chất lượng cao, sử dụng đầy đủ và giá trị tối đa và tác động môi trường.