INDUSTRIA
En la siderurgia, se suministra principalmente cal viva y dolomía calcinada
La cal viva se añade en los convertidores y en los hornos eléctricos como fundente y escorificante de las impurezas que perjudican la calidad del metal. También se emplea como desulfurante y defosforante del acero.
La dolomía calcinada se emplea para mejorar la escorificación y alargar la vida útil de los revestimientos refractarios de los hornos y cucharas.
Con el funcionamiento de hornos cuchara para la realización del proceso de afino, ha crecido la utilización de mezclas de cal viva y dolomía calcinada.
En la metalurgia, se suministra tanto en productos crudos (calizas y dolomías) como en productos cálcicos calcinados (cal viva y cal hidratada).
En la producción de cobre, zinc, plomo, plata, níquel, oro, uranio, etc., la cal viva se utiliza:
Para separar las impurezas por flotación de las diferentes sales metálicas
Para regular el pH de las aguas empleadas a lo largo del proceso de fabricación
En la producción de magnesio se pueden utilizar dos tipos de procesos de fabricación: proceso electrolítico (se utiliza la cal hidratada) o proceso de reducción (es mejor utilizar la cal viva).
En la producción de aluminio, la cal viva se utiliza y actúa como escorificante de la sílice evitando la formación de compuestos de aluminio y sílice.
Los productos cálcicos tienen numerosas aplicaciones:
Materia prima o reactivo en la fabricación de diferentes compuestos químicos orgánicos e inorgánicos (sosa cáustica, hipoclorito de calcio, fosfatos cálcicos, ácido cítrico, etc.).
Para corregir el pH en procesos químicos
Para regenerar o recuperar los reactivos más costosos
Aditivo para lubricantes (sulfonatos, fenatos y salicilatos)
Desecador en la manufactura de productos petroquímicos básicos (Plásticos)
La cal hidratada se utiliza como materia prima para la obtención de carbonato de calcio precipitado, al combinar hidróxido de calcio con CO2. El carbonato de calcio precipitado es muy blanco y posee gran uniformidad en las dimensiones de las partículas razones por las que se utiliza entre otras, en las industrias del papel, del caucho, así como en la industria farmacéutica.
En el refino del petróleo con el proceso “Jenkins” se utiliza la cal para neutralizar las impurezas orgánicas del azufre.
Se utiliza también en los aditivos para lubricantes de motores con base de sulfonato de calcio. La mayor parte de las grasas lubricantes comunes, son grasas con base de cal obtenida de la saponificación de los aceites petrolíferos con cal.
En la perforación, la cal apagada es una de las materias primas más utilizadas para tratar los lodos de perforación.
Se usa a menudo para ablandamiento, coagulación o control de la corrosión de las grandes cantidades de agua necesarias para el refino del petróleo.
Se emplea además para disociar las emulsiones de petróleo en el tratamiento de los desechos petrolíferos.
Se usa a menudo para tratar el agua que se inyecta en las arenas oleosas en la recuperación secundaria de petróleo de los yacimientos petrolíferos con un proceso llamado “inundación”.
En la producción de la pasta de papel, durante el proceso de caustificación, el carbonato de sodio (Na2CO3) se trata con cal viva para regenerar y recuperar la sosa cáustica.
En el procedimiento al sulfato (SO4), la cal viva se utiliza para producir un licor de bisulfato cálcico que permite la disolución de los elementos no celulósicos de la madera.
Las cales (vivas e hidratadas) actúan como agente blanqueante de la pasta de papel. Se emplean como agente floculante, neutralizante y de clarificación en el tratamiento de aguas residuales procedentes del proceso de fabricación del papel.
En la industria papelera se usa el PCC como carga y pigmento para el papel de gran calidad, siendo cada vez más apreciado en los papeles de imprenta o escritura dado que mejora la luminosidad, el color, el alisamiento y el volumen del papel, sustituyendo a pastas de papel más costosas. Aproximadamente el 75% de la producción mundial de PCC se usa con este fin.
Así mismo, en cosmética se incorpora la cal en los productos depilatorios en los que se utiliza por sus propiedades básicas.
La industria azucarera consume grandes cantidades de cal viva con bajos contenidos en sílice y magnesio con el fin de precipitar las impurezas minerales u orgánicas que se encuentran mezcladas con el azúcar.
En la fabricación de azúcar, tanto de caña como de remolacha, la cal viva actúa como precipitante de la sacarosa separándola de las impurezas.
En la industria alimentaria se utiliza, en términos generales para:
Producción de aditivos de bebidas y alimentos
Precipitación de impurezas y neutralización de olores
En Ostricultura, la cal contribuye al saneamiento de los soportes de las ostras nacientes y el calcio facilita su desarrollo.
En Piscicultura, se utiliza para la recalcificación de los lagos, estanques y ríos, considerando que la cal aporta el calcio necesario para el mantenimiento de la cadena trófica mientras equilibra el medio natural.
En la Industria Cervecera, la cal se utiliza en la fase de preparación del agua de constitución para absorber el CO2 excedentario.
En la Industria Láctea, la cal se emplea a menudo para neutralizar o reducir la acidez de la nata antes de la pasteurización para la producción de mantequilla. La leche descremada resultante de separar la nata se acidifica luego para separar la caseína. Ésta se mezcla con cal y una pequeña cantidad de fluoruro de sodio para producir la cola de caseína. La fermentación de la restante leche descremada (suero) y la adición de cal forman el lactato de calcio, comercializado con fines medicinales o acidificado para obtener ácido láctico. La cal apagada se usa como agente detergente en los ambientes de elaboración de la leche, en particular de los suelos.
En la fabricación de colas y gelatinas: Los materiales de desecho de las instalaciones de transformación y de los mataderos, que contienen huesos y pieles, son tratados con cal en forma de suspensión acuosa. Este proceso hincha el colágeno facilitando la sucesiva electrólisis. Después del tratamiento con cal, el lote tratado se lava para eliminar cal, albúmina y mucina. Luego se seca y el producto final se vende como cola o gelatina, la diferencia entre ambas consiste en el hecho de que, en el último caso, las normas indican las materias primas a utilizar.
En frutas y verduras: En la conservación en atmósfera controlada de frutas y verduras, se colocan sacos de cal apagada en las salas de conservación para absorber el CO2 emitido por los productos frescos que están madurando. De este modo se mantiene una relación de óxigeno-CO2, más alta que permite a la fruta y verdura permanecer frescas durante periodos más largos. Si los sacos de cal se sitúan cerca del producto, el anhídrido carbónico penetra fácilmente a través de su papel. Los sacos se sustituyen periódicamente.
En el tratamiento del trigo para elaborar tortitas: Todas las cualidades de las “tortitas mejicanas” se obtienen por su tratamiento con cal. El trigo se sumerge en la lechada antes de su transformación en el producto. La cal se utiliza también para hacer germinar el trigo.
En la industria vinícola: Los desechos de las bodegas vinícolas (la zurrapa de la uva) son tratados con cal, precipitando el tartrato de calcio, que se vende como tal o transformado en ácido tartárico.
En esta aplicación se suministra principalmente dolomía sinterizada que constituye una de las diversas materias primas utilizadas para la fabricación de ladrillos refractarios empleados en hornos de acerías, cementeras, etc.
La dolomía sinterizada tiene una doble aplicación:
Se emplea como materia prima para la fabricación de ladrillos refractarios básicos de alta densidad y con bajos contenidos en fundentes.
Se utiliza para aumentar la vida útil de los revestimientos refractarios de los hornos.
Los fabricantes de vidrio necesitan calizas y dolomías de alta pureza, bien seleccionadas, trituradas y clasificadas para su incorporación al proceso. Dichos productos aportan el calcio y el magnesio (constituyentes indispensables para el vidrio hueco, la fibra de vidrio, el vidrio óptico, la lana de vidrio, las botellas, etc) y confieren resistencia al ataque químico.
La utilización de cal viva proporciona vidrios más brillantes y con mejor color. La fusión es más rápida, lo cual supone un ahorro económico durante el proceso de fabricación del vidrio.
La dolomía puede emplearse también en la fabricación de vidrio plano, donde el MgO actúa como estabilizante, mejorando la resistencia del vidrio al ataque de los gases y la humedad.
Es una de las aplicaciones más antiguas. Los baños de lechada de cal permiten la extracción de pelos e hinchamiento de las pieles antes del curtido.
Todo aflojado del pelo se basa en una destrucción de la capa mucosa lo que deshace la conexión entre la epidermis y la hipodermis, de modo que, después, la epidermis juntamente con los pelos puede separarse fácilmente con una herramienta adecuada.
CONSTRUCCIÓN
Estabilización de suelos
Un suelo arcilloso inestable tratado con cal, modifica sus propiedades físicas y se transforma en una base estable y duradera.
La cal modifica profundamente las características físicas del suelo, disminuye el Límite Líquido y el Índice de Plasticidad y aumenta el Límite Plástico, el CBR y la resistencia a la compresión.
La reacción puzolánica aglomera las partículas finas de arcilla y transforma un suelo altamente plástico en otro muy estable.
Mezclas bituminosas para carreteras
La cal es claramente un aditivo fundamental para el asfalto mezclado en caliente. El resultado es una capa asfáltica homogénea, compacta, duradera y sin problemas de grietas.
Reduce la sensibilidad a la humedad
Reduce el fenómeno de la separación entre la superficie inerte del terreno y aglutinante bituminoso
Actua como elemento de relleno o carga (filler) para conferir integridad estructural
Se usa para rehabilitar pavimentos asfaltados deteriorados.
La cal es uno de los materiales más nobles que ha utilizado el hombre desde milenios. Los restos más antiguos son los frescos de la ciudad de Catal Hüyük que datan del sexto milenio antes de nuestra era. En la actualidad, los expertos, consideran la cal como el material más idóneo para rehabilitar el patrimonio.
Hoy en día la cal hidratada se sigue utilizando como material conglomerante (además del cemento) para trabajos de rejuntado y enfoscado.
El Hormigón celular se prepara a partir de mezclas homogéneas y molidas de cal viva y materias silíceas añadiendo agua y polvo de aluminio. Se caracteriza por sus propiedades acústicas, térmicas y baja densidad.
En los ladrillos silico-calcáreos la cal activa la reacción puzolánica con la sílice y la arcilla, produciéndose ladrillos de alto comportamiento mecánico y térmico con elevadas características térmicas y mecánicas.
En las Pinturas, se consiguen tres tipos de blanco:
A la caseína, mezclando la cal hidratada con caseína dando un compuesto duro de caseína y calcio de gran resistencia frente a los agentes atmosféricos.
El Blanco satinado se obtiene tratando el sulfato de aluminio (libre de hierro y finamente molido) con cal hidratada caliente.
El Blanco de titanio se obtiene tratando ilmenita con carbón y cal hidratada produciéndose hierro y, de las escorias resultantes, un dióxido de titanio en un estado de pureza muy elevado.
PROTECCIÓN AMBIENTAL
Aguas residuales
La cal es muy utilizada en las estaciones de depuración de aguas residuales (EDAR), procedentes de uso industrial o urbano, para:
– Control de pH.
– Neutralización, coagulación, floculación y precipitación de los fosfatos, sulfatos y fluoruros, que, en forma de sales cálcicas insolubles, son fácilmente recuperables cuando el pH es próximo a 7.
– Precipitación de metales pesados (plomo, cromo, cobre, manganeso, níquel, arsénico, cadmio) así como de otros metales (zinc, aluminio, hierro, etc.) que están disueltos y precipitan en forma de hidróxido.
Tratamiento de fangos de depuradoras
El tratamiento de gases y el tratamiento de aguas (tanto residuales como potables) generan fangos. Cuando la desecación de los fangos se realiza utilizando un proceso mecánico, la cal puede utilizarse, con distintos objetivos, en las siguientes fases:
Antes de la filtración:
El acondicionamiento se lleva a cabo añadiendo cal hidratada al fango líquido, produciendo un efecto de:
– Coagulación de los sólidos, facilitando el proceso de deshidratación (operación física en la que se persigue la reducción del volumen de fangos mediante su concentración, disminuyendo lo máximo posible su contenido de humedad).
– Aumento del tamaño y peso de los “copos”, así como del contenido en materia seca.
– Mejora de la friabilidad del fango.
– Higienización: bloqueo de las fermentaciones y eliminación de organismos patógenos por aumento del pH.
Filtración:
La estabilización y secado se obtiene añadiendo cal viva al fango. De este modo, se obtiene:
– Aumento del contenido en materia seca: debido al aumento de temperatura, provocado por la reacción exotérmica creada con la unión de la molécula de CaO con la de H2O, facilitando el secado del fango.
– Higienización del fango por aumento del pH, reduciendo la acidez del fango.
Potabilización
El agua potable no sólo debe ser pura, sino que también debe estar en equilibrio calcio-carbónico:
Ca(HCO3)2 →CaCO3 + H2O + CO2
Este equilibrio, que puede desplazarse, debe mantenerse constante. El empleo de cal, tanto viva como hidratada, permite:
– Ajustar el pH.
– Remineralizar aguas demasiado blandas (agresivas).
– Descarbonatar aguas demasiado duras, evitando los precipitados e incrustaciones de carbonato cálcico, vulgarmente conocidos como “cal”.
Desalinización
La utilización de tecnologías de desalación ha tenido un gran desarrollo en el mundo durante estos últimos años ante la escasez creciente de agua.
En las plantas de tratamiento se generan unas aguas (producto de la desalación de agua de mar) que necesitan un postratamiento para mejorar tanto su sabor como, especialmente, su calidad química. En esta fase del tratamiento de las aguas, es necesario utilizar cal en las plantas desaladoras como reactivo, suministrado en forma de hidróxido de calcio para la elaboración de una lechada de cal. La adición de cal permite realizar un acondicionamiento del agua desalada que puede ir desde un ajuste de pH y reducción de la agresividad, hasta la remineralización de las aguas por el aporte de calcio.
En la atmósfera, el anhídrido sulfuroso resultante de quemar los combustibles se precipita en forma de lluvia ácida al combinarse con el agua de lluvia, con carácter nocivo para el hombre y su medio ambiente.
La cal, tanto en forma de óxido como de hidróxido, dependiendo del proceso, es el desulfurante más rentable y natural que elimina el anhídrido sulfuroso y otros gases ácidos de los humos industriales de incineradoras de residuos sólidos urbanos, de centrales térmicas y de la industria en general.
La cal es el producto más seguro para tratar los vertidos de residuos, a fin de prevenir el desarrollo de malos olores y la contaminación de las aguas por la lixiviación.
También se utiliza para el tratamiento y regeneración de aceites usados industriales y de automoción.
La cal tiene, igualmente, una importante aplicación en el tratamiento de residuos tóxicos y peligrosos.
Existen varias técnicas de descontaminación de suelos “in situ” o “ex situ”. Las técnicas “in situ” presentan mayores ventajas cuando no se puede realizar la excavación del suelo, debido a la presencia de viviendas o de instalaciones en los alrededores, además de conllevar unos costes menores que las técnicas “ex situ”.
La decloración por dispersión es una técnica físico-química “in situ” cuyo fundamento consiste en inyectar o mezclar cal viva (CaO) con el suelo. La reacción de decloración vendrá potenciada por la generación de calor que tiene lugar al añadir CaO. Esta técnica, desarrollada en principio para estabilizar vertidos de petróleo, puede utilizarse también para declorar suelos contaminados por PCBs.
La cal insolubiliza los metales pesados contenidos en los lixiviados procedentes de los vertederos, consiguiendo un sólido inerte. Con esta inertización se evita la contaminación de suelos y acuíferos.
AGRICULTURA
Tienen como objetivo la mejora del rendimiento de los suelos y cosechas. El “encalado” de los suelos es una operación indispensable para mejorar su salud, fertilidad y rendimiento (por ejemplo, corrección del pH de suelos ácidos).
Por otra parte, tanto las cales cálcicas como los dolomíticas aportan calcio y/ o magnesio, elementos nutrientes esenciales para los suelos, las plantas y las cosechas, razón por la que la industria de los abonos y fertilizantes emplea las cales para aportar estos nutrientes en las formulaciones de los abonos químicos.
Las enmiendas cálcicas y magnésicas se utilizan para mejorar las características de los suelos agrícolas: acidez, porosidad, actividad biológica del suelo, …
– Permiten la fertilización óptima mineral y orgánica
– Valorizan las producciones vegetales y animales
La cal se puede usar como biocida con fines antisépticos y de desinfección puesto que inactiva microorganismos, reduciendo la mayoría de las bacterias como la Salmonella, virus e incluso uno de los parásitos más resistentes que son los huevos de Ascaris.
En los pastos, sobre todo los húmedos, las cales vivas tienen una acción desinfectante frente a los parásitos del ganado.
Tratamiento de purines
La cal garantiza la depuración en el tratamiento de los líquidos de estiércol y otros efluentes de la cría del ganado por destrucción de los gérmenes patógenos, la desodorización y la decantación .
Residuos de los gallineros
La cal hidratada, reduce la acción bacteriana, actúa como agente esterilizante y deja el manto suelto, permitiendo así la circulación del aire y la evaporación de la humedad.
Es una solución de sulfato de cobre a la que se agrega lechada de cal en cantidad suficiente para la neutralización; estos dos líquidos se preparan separadamente y luego se juntan. Con ellos se rocían las plantas atacadas por los organismos nocivos, y son muy eficaces, sobre todo para combatir el mildiu en la vid, el fusicladium en los árboles frutales, el tizón americano, la podredura de las hojas y tubérculos en la patata, … etc.
Se utiliza como reactivo, por su alta velocidad de reacción, para la elaboración de jabones cálcicos destinados a la fabricación de aditivos y derivados de pienso animal.