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Calciumcarbonat

Calciumcarbonat ist eine weit verbreitete Substanz, die natürlich in Gesteinen existiert, hauptsächlich in Formen von Calcit und Aragonit, wobei Kalkstein die bekannteste Quelle ist. Es wird durch Bergbau oder Steinbruch erhalten und als gemahlenes Calciumcarbonat (GCC) bezeichnet. Alternativ kann Calciumcarbonat aus Calciumoxid hergestellt werden. Dies beinhaltet das Hinzufügen von Wasser, um Calciumhydroxid zu erzeugen, gefolgt vom Durchgang von Kohlendioxid durch die Lösung, um die Ausfällung von Calciumcarbonat zu verursachen. Diese resultierende Form ist als ausgefällte Calciumcarbonat (PCC) bekannt.

Chemische Formel
CaCO3
CAS-Nummer
471-34-1

Merkmale

Molares Gewicht
100.086 g/mol
Schmelzpunkt
825 °C
Siedepunkt
decomposes
Dichte
2.71 g/cm³ (Calcite), 2.83 g/cm³ (Aragonite)
Formulare
Grau, Pulver, Weiß

Verwendungszwecke und Anwendungen

Wichtige Anwendungen

  • Backen
  • Kleb- und Dichtstoffe
  • Landwirtschaftlich
  • Haushaltsindustrie
  • Farben und Lacke
  • Gummi
  • Bodenbeläge
  • Füllstoff
  • Metallurgie
  • Kunststoffe und Polymere
  • Lebensmittelzusatzstoff
  • Nahrungsergänzungsmittel
  • Wasseraufbereitung
  • Öl und Gas
  • Zellstoff und Papier
  • Automotive
  • Körperpflege
  • Tiernahrung

Branchen

Calciumcarbonat

Calciumcarbonat ist auch unter der Trivialbezeichnung kohlensaurer Kalk bekannt und eine chemische Verbindung der Elemente Calcium, Kohlenstoff und Sauerstoff, die für die Industrie von großer Bedeutung ist.
Calciumcarbonat ist eine der am weitesten verbreiteten Verbindungen auf der Erde. Es liegt vor allem in Form des Minerals Calcit, das mit einem Anteil von rund fünf Prozent zu den häufigsten Mineralen der Erdkruste gehört, in Kalkstein, Kreide und Marmor vor.
In der Tierwelt findet sich Calciumcarbonat im Außenskelett von Krebstieren, Korallen, Muscheln, Schnecken und Einzellern. Es wurde ebenfalls in der Pflanzenwelt nachgewiesen. Weitere Modifikationen von Calciumcarbonat sind die Minerale Aragonit (abgeleitet vom bedeutendsten Vorkommen des Minerals in Aragonien) und Vaterit.
Da die Industrie möglichst weißes Calciumcarbonat benötigt, sind trotz des großen natürlichen Vorkommens nur wenige Lagerstätten für die Gewinnung geeignet. Der größte Abnehmer von Calciumcarbonat ist die Papier-Industrie (Lagerstätten in Frankreich, Italien, Deutschland, Norwegen und Österreich), gefolgt von der Kunststoff-Industrie und Baustoff-Industrie.
Natürliches Calciumcarbonat wird in der Industrie als GCC bezeichnet (Englisch für "ground calcium carbonate", auf Deutsch "gemahlenes Calciumcarbonat"). Synthetisches Calciumcarbonat wird als PCC (Englisch für "precipitated calcium carbonate", auf Deutsch "gefälltes Calciumcarbonat") bezeichnet.

Eigenschaften von Calciumcarbonat

Calciumcarbonat ist ein weißer, kristalliner und geruchloser Feststoff, der sich praktisch nicht in Wasser, jedoch - unter Aufschäumen und Entwicklung von Kohlenstoffdioxid - gut in Säuren lösen lässt. Das Calcium-Salz der Kohlensäure gehört zur Stoffgruppe der Carbonate. Calciumcarbonat zerfällt ab ungefähr 600 Grad Celsius in Calciumoxid und Kohlenstoffdioxid.
Calciumcarbonat kommt in mehreren wasserfreien und zwei Hydrat-Modifikationen sowie weiteren amorphen Formen vor. Die bedeutsamsten Varianten sind Calcit und Aragonit.
Synthetisches Calciumcarbonat (PCC) wird vor allem durch die Fällung mit Kohlendioxid hergestellt.

Calciumcarbonat in der Papier-Industrie

Calciumcarbonat dient in der Papier-Industrie hauptsächlich als Füllstoff und Beschichtungspigment. Es trägt zur Verbesserung der Qualität, Glätte, Opazität (Lichtundurchlässigkeit) und Helligkeit und somit zur Verbesserung der Druckeigenschaften des Papiers bei.

Calciumcarbonat in der Bau-Industrie

In der Bau-Industrie findet Calciumcarbonat hauptsächlich Anwendung in der Herstellung von Zement (Calciumsilicat, Calciumaluminat) und Branntkalk. In Form von Gesteinsmehl ist Calciumcarbonat zudem ein wichtiger Füllstoff, des Weiteren ist es relevant für die Produktion von Mörtel, Putz und Farbe.
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Calciumcarbonat in der Kunststoff-Industrie

Calciumcarbonat ist in der Kunststoff-Industrie weit verbreitet. Es fungiert als Füllstoff und Verstärkungsmittel für viele Kunststoffe wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC). Seine Verwendung verbessert die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit von Kunststoffen und reduziert gleichzeitig die Produktionskosten. Calciumcarbonat erleichtert zudem die Verarbeitung von Kunststoffen, indem es die Fließeigenschaften und die Formbarkeit der Materialien verbessert. Nicht zuletzt schafft es eine ansprechendere Optik.

Calciumcarbonat in der Landwirtschaft

Durch die sogenannte Kalkung von Böden mit Calciumcarbonat verbessert die Landwirtschaftsindustrie die Fruchtbarkeit der Börden und verhindert deren Versauerung.
Calciumcarbonat spielt auch in der Nutztierhaltung eine Rolle. Es dient hier als Kalziumquelle, die den Mineralstoffbedarf der Tiere deckt und beispielsweise die Eierproduktion bei Geflügel fördert.

Calciumcarbonat in der Lebensmittelindustrie

Calciumcarbonat ist in der Lebensmittelindustrie unter dem Namen E 170 als Lebensmittelzusatzstoff ohne Höchstmengenbeschränkung zugelassen. Calciumcarbonat dient vor allem als Farbstoff, wird aber auch als Calciumzusatz, Füllstoff, Säureregulator, Trennmittel oder Rieselhilfe für Produkte wie Speisesalz, Gewürze und Backmischungen genutzt.

Weitere Einsatzgebiete von Calciumcarbonat

Calciumcarbonat wird seitens der Pharmaindustrie in Medikamenten zur Regulierung der Magensäure sowie als Nahrungsergänzungsmittel zur Behandlung von unter anderem Kalziummangel und Osteoporose eingesetzt.
In der Öl- und Gasindustrie wird Calciumcarbonat Bohrflüssigkeiten beigemischt, um die Dichte der Spülung zu kontrollieren und Bohrlöcher zu stabilisieren. Es hilft, den Druck zu regulieren und den unkontrollierten Zufluss von Flüssigkeiten zu verhindern. Des Weiteren wird es verwendet, um Poren und Risse in Gesteinsformationen abzudichten, wodurch der Verlust von Bohrflüssigkeiten während des Bohrprozesses reduziert wird.
In der Wasseraufbereitung verbessert Calciumcarbonat die Wasserqualität und schützt die Infrastruktur der Wasseraufbereitungssysteme. Es dient der pH-Wert-Regulierung von saurem Wasser und verhindert so Korrosion in Rohrleitungen und Anlagen. Zudem wird es zur Enthärtung von Wasser eingesetzt.
Die Kosmetikindustrie nutzt Calciumcarbonat als Schleifmittel in Zahnpasten sowie als Verdickungsmittel in Cremes und Lotionen. In Make-up-Produkten wie Puder und Foundation fungiert es als kostengünstiger Füllstoff.
In der Reinigungsindustrie dient Calciumcarbonat als Schleifmittel in Produkten wie Scheuermitteln und -pulvern. Es wird ebenfalls als günstiger Füllstoff in Seifen, Waschmitteln und anderen Reinigungsmitteln eingesetzt.
Im Bergbau wird Calciumcarbonat als Füllstoff in der Bohrlochfüllung eingesetzt, um das Volumen von Bohrlöchern zu erhöhen und die Stabilität der Bohrlöcher zu gewährleisten. Als Flotationsmittel hilft Calciumcarbonat, bestimmte Mineralien von anderen zu trennen, indem es die Oberflächeneigenschaften der Partikel beeinflusst.
In der Metallurgie wird Calciumcarbonat hauptsächlich als Fluss- und Reinigungsmittel verwendet: In der Stahlerzeugung dient es als Flussmittel, um Verunreinigungen wie Schlacke und Oxide zu binden und zu entfernen. Als Reinigungsmittel wird Calciumcarbonat genutzt, um Verunreinigungen und Schlacke von Metalloberflächen zu entfernen, bevor diese weiterverarbeitet oder veredelt werden.
In der Gummi- und Kautschukindustrie wird Calciumcarbonat hauptsächlich als Füllstoff verwendet, der das Volumen des Endprodukts erhöht und so die Produktionskosten senkt. Es verbessert zudem die Verarbeitungseigenschaften des Gummis und verleiht ihm zusätzliche Festigkeit und Steifigkeit.
Auch in der Kleb- und Dichtstoffindustrie sowie in der Schmierstoffindustrie bedeutet der Einsatz von Calciumcarbonat als Füllstoff neben der Verbesserung der Konsistenz und Verarbeitbarkeit eine Kostenersparnis. Als Verdickungsmittel kontrolliert der Stoff die Viskosität der Kleber- und Dichtstoffmischungen.
Calciumcarbonat ist für die chemische Industrie als Ausgangsstoff für die Herstellung von Calciumverbindungen wie Calciumoxid (gebrannter Kalk) und Calciumhydroxid (Löschkalk) von großer Bedeutung. Es dient zudem als Säure-Base-Reaktionsmittel, beispielsweise zur Neutralisierung von Säuren oder als pH-Regulator.