کاربرد آهک

کاربرد آهک چیست

کاربرد آهک به عنوان یکی از مهم ترین مواد معدنی و شیمیایی از هزاران سال پیش در زندگی بشر گسترش داشته است. آثار به جای مانده از بناهای آهکی پس از قرن ها هنوز وجود دارد که نمونه های فراوانی از این سازه ها در ایران و برخی کشور های باستانی دیگر یافت می شود. اما کاربرد آهک در تولید بسیاری از مواد شیمیایی هم گسترش چشمگیری پیدا نموده و از خواص شیمیایی و فیزیکی آن سود می بریم.

کاربرد آهک در صنعت

تصفیه قند و شکر

آهک هیدراته یکی از مواد اصلی مورد مصرف در تولید قند و شکر از نیشکر و چغندر قند است. منابع قندی پس از برداشت از مزارع در کارخانه ، داخل آب ریخته می شود تا شیرابه اولیه تشکیل شود. این شیرابه پی اچ پایین و حالت اسیدی دارد که همین عامل سبب محلول شدن بسیاری از ناخالصی ها می شود و نمی توان آنها را جدا کرد. آهک هیدراته به عنوان عامل قلیایی به محلول افزوده می شود تا با ایجاد ترکیبات کلسیمی نامحلول ، مواد ناخواسته را ته نشین و جدا سازد. پس از اینکه آهک وظیفه خود را در این صنعت انجام داد ، در مراحل بعدی با انجام فرایند کربناسیون و یا افزودن اسید فسفریک ، آن را جدا می کنند. اگر ناخالصی ها به خوبی جدا سازی نشد می توان این فرایند را چندین بار تکرار کرد.

تصفیه آب و فاضلاب

در تصفیه آب و فاضلاب و حذف مواد سمی از منابع آب آشامیدنی از مواد شیمیایی و فیلتر های متعددی استفاده می شود. گاهی اوقات اسیدیته آب به دلیل ورود مواد شیمیایی (پساب کارخانجات) ، فاضلاب و کود های شیمیایی افزایش می یابد. در اینگونه موارد از آهک به عنوان یک ماده قلیایی جهت تنظیم پی اچ استفاده می شود.

آهک هیدراته همچنین خاصیت انعقادی دارد و در صورت افزودن آن به آب ، می توان با ایجاد ترکیبات کلسیمی ، بسیاری از مواد ناخواسته که سبب سختی آب و ایجاد کدورت می شود را ته نشین نمود و می توان به راحتی با فیلتراسیون آنها را حذف نمود.

مصارف ساختمانی

اصلی ترین کاربرد انواع آهک ، از جمله آهک خام ، آهک کلوخه و پودری و آهک هیدراته در بخش ساختمانی است. از آهک در ترکیب با سیمان و ماسه و آب ، پر مصرف ترین ملات ساختمانی یعنی ملات باتارد را تهیه می کنند که از چسبندگی بسیار بالایی برخوردار بوده و پس از خشک شدن هم خیلی مستحکم خواهد بود.

ملات تهیه شده از آهک و آب پس از خشک شدن علاوه بر سختی زیاد ، خاصیت ضد آب دارد به همین خاطر ، شفته آهک برای استخر و یا زیر سازی دیوار های کوتاه کاربرد دارد. این ملات برای شفته ریزی و فنداسیون استخرها و سازه های کوچک به کار می رود.

فولادسازی

صنعت فولاد سازی یکی از اصلی ترین مصرف کنندگان آهک به خصوص آهک هیدراته است. در صنعت ذوب آهن و فولادسازی هم مانند دو مورد قبلی ، هدف از مصرف آهک حذف ناخالصی ها می باشد. این ماده خاصیت انعقادی دارد و به دلیل افزایش پی اچ ، بسیاری از ناخالصی های حل شده در مواد مختلف را به صورت نامحلول در می آورد تا بتوان آن ها را جدا کرد.

هدف از بکارگیری آهک در فولاد سازی به منظور ایجاد سرباره جهت حذف سولفور ، منگنز و فسفات از سنگ آهن مذاب است. این عناصر سبب شکننده شدن فولاد شده و هر چه بیشتر آن را حذف نماییم ، فولاد با کیفیت بالاتری بدست می آید.

تولید سیمان

در تولید اکثر مصالح ساختمانی از آهک استفاده می شود. هدف از کاربرد این ماده در تولید سیمان به عنوان یک عامل حجم دهنده است. از طرفی آهک پس از ترکیب با آب ، چسبندگی بسیار زیادی پیدا می کند و این ویژگی باعث بهبود کیفیت سیمان می شود. در تولید سیمان پورتلند از حجم زیادی پودر آهک زنده استفاده می کنند.

لبنیات

آهک در تولید مواد لبنی برای پاستوریزاسیون شیر بکار می رود. زمانی که سرشیر برای تولید کره از شیر گرفته می شود ، به آن آب آهک اضافه می کنند. شیر خامه گیری شده را برای جداسازی کازئین به حالت اسیدی در می آورند. سپس با آهک و کمی فلورید سدیم مخلوط می کنند تا کازئینات کلسیم تشکیل شود. برای تولید ماده دارویی لاکتات کلسیم هم به شیر تخمیر شده (whey) آهک اضافه می گردد.

محصولات نسوز

نوع خاصی از آهک حاوی منیزیم به نام دولومیت وجود دارد که با خلوص بالا و یا نوع بی کیفیت آن که به صورت خاکستر از ته کوره های آهکپزی جمع آوری می شود به صورت پخته شده (همانند آهک معمولی ولی با دمای بالاتر و مدت زمان بیشتر پخت) تولید می گردد. دولومیت با کیفیت و خالص در تولید آجر نسوز مصرف شده تا در کوره های تولید سیمان ، کوره آهک پزی ، وسایل مورد مصرف در صنعت ذوب آهن و مخازن تصفیه بکار برده شود.

آهک دولومیتی با کیفیت پایین DBD با آخرین توان حرارتی کوره آهک پزی مورد پخت قرار گرفته است ، در حین پخت به آن اکسید آهن افزوده می شود تا آهک پخته شده در برابر رطوبت مقاوم شده و تجزیه نگردد. DBD برای تولید سیستم یکپارچه و مواد تعمیراتی کوره های فولادسازی مصرف می شود.

حجم زیادی از آهک دولومیتی پخته شده برای تولید منیزیم سنتزی گرید نسوز Refactory grade بکار می رود. آهک پخته شده در آب نمک تولید شده از کلرید منیزیم ، هیدراته می شود و سپس به صورت هیدروکسید منیزیم در می آید. سپس دوباره حرارت داده می شود تا متراکم شده و اکسید منیزیم بسیار خالص تولید گردد. این ماده در تولید لیگنین برای کوره های سیمان و آهک و تجهیزات کوره ذوب آهن کاربرد دارد.

نگهداری میوه و سبزیجات

برای کنترل هوای انبارهای نگهداری میوه و سبزیجات ، کیسه های آهک هیدراته در محل انبار قرار داده می شود تا گاز دی اکسید کربن را جذب کرده و از رسیدن محصولات جلوگیری نماید. وجود آهک سبب افزایش میزان اکسیژن به جای دی اکسید کربن شده و دوره نگهداری میوه و سبزیجات را افزایش می دهد. زمانی که آهک در نزدیکی محصول قرار می گیرد ، گاز دی اکسید کربن CO2 به راحتی جذب آهک می شود. برای مثال میزان آهک مورد نیاز برای سیب در حدود یک تا یک و نیم پوند برای هر سبد است.

تولید بیکینگ پودر

بیکینگ پودر یکی از افزودنی های اصلی در پخت کیک و شیرینی های مختلف است. در تولید بیکینگ پودر که با نام مونوکلسیم فسفات خوراکی هم شناخته می شود از اهک به عنوان یکی از مواد اولیه اصلی استفاده می کنند. برای این منظور ، اسید فسفریک خالص را با آهک کلسیمی خالص واکنش می دهند.

تهیه آب آهک خوراکی

در تهیه برخی خوراکی ها از آهک به منظور غنی سازی کلسیمی مواد غذایی و یا حفظ شکل ظاهری آنها پس از پخت استفاده می شود. در ایران آهک برای مربا بکار می رود. با این کار ، مربا هایی مثل انجیر و کدو حلوایی پس از پخته شدن ، له نمی شود و ظاهری زیبا خواهند داشت. در برخی کشور ها مثل آمریکا ، از آب آهک برای تهیه پاپ کورن استفاده می کنند زیرا آهک موجب حفظ مواد مغذی در خوراکی ها می شود.

آهک در کشاورزی

از خاصیت قلیایی آهک هیدراته برای تنظیم خاک اسیدی شده زمین های کشاورزی استفاده می نمایند. خاک کشاورزی در اثر برخی عوامل همچون بارش بیش از حد باران و یا مصرف بیش از اندازه کود های شیمیایی ازته و فسفاته ممکن است اسیدی شود. برای تصحیح پی اچ خاک به آن آهک می افزایند.

آهک پودری همچنین یک آفت کش و حشره کش قوی است. این ماده برای درمان سفیدک انگور ، از بین بردن قارچ های سمی که بر روی تنه درختان و گیاهان رشد می کند و همچنین برخی حشرات موذی استفاده می شود.

کاربرد شیمیایی آهک

قلیاها

کارخانجات کلر آلکالی که دسترسی به سودا اش (کربنات سدیم) دارند از فرایندی به نام سودا – آهک جهت تولید یک ماده شیمیایی پر کاربرد به نام سدیم هیدروکسید استفاده می کنند. کربنات سدیم یا همان سودا اش با محلول تهیه شده از آهک هیدراته واکنش داده می شود که در نتیجه سدیم هیدروکسید و کربنات کلسیم به صورت جداگانه ته نشین و جداسازی می گردند.

کلسیم کربید و سیانامید

کلسیم کربید مهم ترین و قدیمی ترین منبع تامین استیلن است که با مخلوط کردن آهک زنده و ذغال سنگ و سپس حرارت دادن آن تا دمای دو هزار درجه سانتی گراد تولید می شود. کربید مذاب را به صورت مداوم از کوره خارج می کنند تا جامد شود و بعد آن را می کوبند تا به سایز مورد نظر برسد.

کلسیم سیانامید شیمیایی یک کود ازته است که از حرارت دادن کلسیم کربید در حضور نیتروژن تولید می گردد. گاز استیلن از افزودن آب به کربید تولید شده و آهک هیدراته نیز یکی دیگر از محصولات این روش تولیدی می باشد.

اسید سیتریک

آهک در خالص سازی اسید سیتریک کاربرد دارد. برای این منظور آهک هیدراته را به محلول فیلتر شده اسید سیتریک می افزایند که در نتیجه سیترات کلسیم ته نشین می شود. در مراحل بعدی از واکنش سیترات کلسیم و اسید سولفوریک ، اسید سیتریک تولید می گردد.

پرکلرین

کلسیم هیپوکلریت یا پرکلرین با فرمول شیمیایی Ca(OCl)2 همان کلر جامد شده است که حمل و نگهداری آن بسیار آسان تر از گاز کلر می باشد. این محصول از طریق واکنش آهک با گاز کلر تولید می گردد. از آن برای ضد عفونی کردن آب آشامیدنی و استخر های شنا استفاده می کنند.

استات کلسیم منیزیم CMA

کلسیم منیزیم استات یک ماده بسیار ماثر برای یخ زدایی از سطح راه ها و جاده ها می باشد که بر خلاف نمک و شن و ماسه ، خاصیت خورندگی ندارد. این ماده شیمیایی نسبت به نمک و ماسه ، خسارت بسیار کمتری به سطح آسفالت و قطعات خودروهای عبوری می زند و قادر است در دمای پایین ، بدون ایجاد هیچگونه حالت سمی به صورتی ماثر یخ را ذوب کند. برای تولید استات کلسیم منیزیم CMA باید آهک دولومیتی را با اسید استیک واکنش دهیم.

سایر موارد مصرفی

آهک در تولید بسیاری از محصولات ارگانیک و شیمیایی کلسیمی بکار می رود. برای تولید نمک ها از واکنش آهک بعنوان عامل قلیایی با اسید های مختلف استفاده می شود. از جمله مهم ترین این محصولات می توان به مونو کلسیم فسفات ، دی کلسیم فسفات و تری کلسیم فسفات ، برومید ، فروسیانید و نیترات اشاره کرد. همچنین در تولید مواد ارگانیک مانند استات کلسیم ، استئارات ، اولئات ، لاکتات ، تارترات ، سیترات ، بنزوئات و گلوکونات هم کاربرد دارد.

از انواع آهک به منظور تولید اتیلن و پروپیلن گلیکول استفاده می شود. آهک در خنثی سازی خواص اسیدی در تولید بی کرومات ، غلظت دهنده گلوکوز و دکسترین ، تولید فلز کلسیم ، جذب گاز های سمی و بسیاری موارد دیگر بکار می رود.