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Sulfate de calcium

Sulfate de calcium est un laboratoire commun et un produit chimique industriel. Sous forme de γ-ahydrite (la forme presque anhydre), il est employé comme a déshydratant. Il est également employé comme coagulant dans les produits comme tofu. ^[1] Dans l'état normal, le sulfate de calcium non raffiné est une roche blanche translucide et cristalline. Une fois vendu sous le nom de variante de couleur-témoin sous le nom de Drierite, il semble dû bleu ou rose à l'imprégnation avec chlorure de cobalt, qui fonctionne comme indicateur d'humidité. hemihydrate (CaSO₄. ~0.5H₂O) est meilleur connu sous le nom de plâtre de Paris, tandis que dihydrate (CaSO₄.2H₂O) se produit naturellement As gypse. La forme anhydre se produit naturellement As β-ahydrite. Selon la méthode de calcination de dihydrate de sulfate de calcium, les hemihydrates spécifiques sont parfois distingués : alpha-hemihydrate et bêta-hemihydrate.^[2] Ils semblent différer seulement dans la taille en cristal. Les cristaux d'Alpha-hemihydrate sont plus prismatiques que de bêtas-hemihydrate cristaux et une fois mélangés la forme de l'eau à une superstructure beaucoup plus forte et plus dure.^{[la citation a eu besoin]}

Production et rétablissement commerciaux

Les sources principales du sulfate de calcium sont gypse et ahydrite naturels qui se produisent à beaucoup d'endroits dans le monde entier As évaporites. Ceux-ci peuvent être extraits par l'extraction en carrière à ciel ouvert ou par l'exploitation en grande profondeur. La production du monde du gypse normal est autour 100 millions de tonnes par an.^{[la citation a eu besoin]}

En plus des sources normales, du sulfate de calcium est produit comme sous-produit dans un certain nombre de processus :

• Dans désulfuration de fumée, gaz d'échappement de combustible fossile- brûlant centrales électriques et d'autres processus (par exemple. la fabrication de ciment) sont frottées pour réduire leur contenu d'oxyde de soufre, par l'injection finement moulue pierre à chaux ou chaux. Ceci produit un impur sulfite de calcium, qui s'oxyde à l'entreposage au sulfate de calcium.
• Dans la production de acide phosphorique de phosphate naturel, le phosphate de calcium est préparé avec des précipités d'acide sulfurique et de sulfate de calcium.
• Dans la production de fluorure d'hydrogène, fluorure de calcium est traité avec de l'acide sulfurique, précipitant le sulfate de calcium.
• Dans le raffinage de zinc, solutions de sulfate de zinc sont traités avec chaux aux métal lourd de coprécipité comme baryum.
• Du sulfate de calcium peut également être récupéré et réutilisé de la cloison sèche de chute aux chantiers de construction.

Ces processus de précipitation tendent à concentrer les éléments radioactifs dans le produit de sulfate de calcium. C'est en particulier le cas avec le sous-produit de phosphate, puisque les phosphates naturels contiennent naturellement actinides. Plus de 200 millions de tonnes par an de perte de sulfate de calcium est produit dans le monde entier par l'industrie de phosphate.^[3]

Réactions de déshydratation

Gypse de chauffage entre °C 100 au °C et 150 (°F 302) partiellement déshydrate le minerai en chassant approximativement 75% de l'eau contenue en sa structure chimique. La température et le temps nécessaires dépendent de la pression partielle ambiante de H₂O. Les températures aussi hautes que le °C 170 sont employés dans la calcination industrielle, mais à la γ-ahydrite des ces températures commence à former. La réaction pour la déshydratation partielle est :

CaSO₄·2H₂→ CaSO d'O + de chaleur₄·½ H₂O + 1 ½ H₂O (vapeur)

Le minerai partiellement déshydraté s'appelle hemihydrate de sulfate de calcium ou le gypse calciné (généralement connu sous le nom de plâtre de Paris) (CaSO₄·NH₂O), où n est dans la gamme 0.5 0.8.^[4]

La déshydratation (spécifiquement connue sous le nom de calcination) commence au °C approximativement 80 (°F 176), bien qu'en air sec, de la déshydratation aura lieu déjà à 50 °C. L'énergie calorifique fournie au gypse actuellement (la chaleur de l'hydration) tend à entrer dans chasser l'eau (comme vapeur d'eau) plutôt que d'augmenter la température du minerai, qui se lève lentement jusqu'à ce que l'eau soit allée, augmente alors plus rapidement.

endothermique la propriété de cette réaction est exploitée près cloison sèche pour conférer résistance de feu à structures résidentielles et autres. Dans un feu, la structure derrière une feuille de cloison sèche demeurera relativement fraîche comme l'eau est perdue du gypse, de ce fait empêchant (ou sensiblement les retardant) des dommages au encadrer (à travers combustion de bois membres ou perte de force de acier aux températures) et à l'effondrement structural conséquent.

Contrairement à la plupart des minerais, qui quand simplement réhydraté le liquide de forme ou les pâtes semi-liquides, ou restent gypse pulvérulent et calciné a une propriété peu commune : une fois mélangé avec de l'eau aux températures (ambiantes) normales, il retourne rapidement chimiquement à la forme préférée de dihydrate, tandis que physiquement « plaçant » pour former un trellis en cristal de gypse rigide et relativement fort :

CaSO₄·½ H₂O + 1 ½ H₂→ CaSO d'O₄·2H₂O

Cette réaction est exothermique et est responsable de la facilité avec laquelle le gypse peut être moulé dans de diverses formes comprenant des feuilles (pour la cloison sèche), colle (pour la craie de tableau noir), et les moules (pour immobiliser les os cassés, ou pour le bâti en métal). Mélangé à des polymères, il a été employé comme ciment de réparation d'os. Un peu de gypse calciné sont ajoutés à la terre pour créer les structures fortes directement de la terre de fonte, une alternative à adobe (qui perd sa force si humide). Les conditions de la déshydratation peuvent être changés pour ajuster la porosité du hemihydrate, ayant pour résultat le prétendu alpha et les bêtas hemihydrates (qui sont plus ou moins chimiquement identiques).

À la chauffage au °C 180, la forme presque sans eau, appelée la γ-ahydrite (CaSO₄.nH₂O où n=0 à 0.05) est produit. La γ-Ahydrite réagit lentement avec de l'eau au retour à l'état de dihydrate, une propriété exploitée en un certain film publicitaire déshydratants. À la chauffage au-dessus du °C 250, la forme complètement anhydre a appelé la β-ahydrite ou le « normal » ahydrite est formé. L'ahydrite normale ne réagit pas avec de l'eau, même calendriers géologiques d'excédent, à moins que très finement moulue.

La composition variable du hemihydrate et de la γ-ahydrite, et leur interconversion facile, est due à leurs structures en cristal presque-identiques de possession, contenir « creuse des rigoles » qui peuvent adapter à des quantités variables de l'eau, ou d'autres petites molécules comme méthanol.

Encrassement des dépôts

Le sulfate de calcium est un composant commun de encrassement dépôts dans les échangeurs de chaleur industriels. Il est parce que sa solubilité diminue avec l'augmentation de la température en eau chaude (voyez la figure).

Voyez également

• Haeckeli de Bathybius

Références

1. ^ « Au sujet du coagulant de tofu. » http://www.soymilkmaker.com/coagulant.html 9 jan. recherché 2008.
2. ^ H F W Taylor, Chimie de ciment, Édition académique, 1990, ISBN 0-12-683900-X, pp 186-187
3. ^ Données d'USGS : la production « de raffinage » de phosphate naturel du monde est de 140 m t : presque tout ceci est converti en acide phosphorique : 1.7 t de gypse est produit par t d'apatite.
4. ^ Taylor ibid, pp 186-187

Liens externes

• Carte chimique internationale 1215 de Satefy
• Guide de poche de NIOSH des risques chimiques
• MSDS pour le sulfate de calcium