Obtención y usos de la cal y el yeso
La cal es un compuesto químico, cuya fórmula química es CaO, óxido de calcio, y el yeso en cambio, es un mineral cuando se encuentra en la naturaleza, formando parte de distintas rocas sedimentarias, bajo la fórmula CaSO4 .2H2O.
La cal se puede dividir en dos tipos distintos principalmente: la cal apagada, con fórmula Ca(OH)2, y la cal viva, CaO. También se puede hablar de cal lechada, que es cuando la cal se hidrata con exceso de cantidad de agua.
Las cales se producen a través de dos procesos químicos distintos, que son la calcinación y la hidratación. En el caso de la cal viva, ésta se obtiene partiendo de la calcinación de la caliza (CaCO3), siguiendo la reacción:
CaCO3 → CaO + CO2
En el caso de la cal apagada, ésta se consigue partiendo de la cal viva, con una reacción exotérmica con el agua:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Así, podemos decir que las cales se fabrican siguiendo dos procesos químicos distintos, la calcinación y la hidratación, con asociación de otras diversas operaciones, como las de transporte, pulverización, trituración, etc, de la caliza, así como de la separación de ésta por aire, sin menospreciar el proceso de conservación de la cal, que debe ser el adecuado para no verse producida una recarbonatación.
El proceso de calcinación de la caliza, tiene lugar en distintos tipos de hornos, (rotatorios y verticales). La caliza que introducimos en los hornos, no debe de ser muy porosa, o encontrarse humedecida, pues de encontrarse así, aumentaría el consumo de combustibles. Además, dicha caliza debe encontrarse libre de impurezas, como el silicio, pues éste reacciona fácilmente con el CaO, dando lugar a la producción de silicatos, que pasarían a acumularse en el fondo de los hornos, lo que provocaría obstrucciones.
Utilizamos hornos de tipo rotativo, cuando las partículas de caliza tienen un tamaño pequeño, de 6 a 60 mm, y usamos hornos verticales cuando la cal que queremos obtener no necesariamente debe tener mucha pureza.
En la obtención de la cal influyen diversos factores, de los cuales depende la calidad de la cal producida. Dependiendo de la calidad final de la cal, ésta será destinada a diversos usos. Entre los factores más influyentes destacamos:
– La dureza de la cal producida, la cual depende de las impurezas de la caliza que se han usado, así como también de la temperatura a la que se ha producido la calcinación, pues una caliza impura da lugar a una cal dura si ésta se calcina a una temperatura alta.
– Porosidad y densidad de la cal, las cuales dependen de la temperatura a la que se ha producido la calcinación, pues cuanto mayor es la temperatura, menor es la porosidad de la cal, y viceversa. Con las altas temperaturas, la cal pierde actividad química, por lo que es conveniente la sintetización de la cal a temperaturas que se acerquen a la temperatura de disociación que tiene la caliza.
Dependiendo del grado de pureza que tenga la cal que ha sido obtenida, se utilizará con diversos fines, como por ejemplo, la cal que viene utilizada en la industria necesita tener una pureza bastante mayor que la de la caliza, así para cada tipo de utilidad existe un requerimiento concreto, por ejemplo para la construcción, la cal que se usa es principalmente la cal hidráulica, que tiene un alto contenido en impurezas de tipo silíceas, que le otorgan a la cal propiedades plásticas, útiles en las tareas de construcción. La cal también tiene uso agrícola, cuando viene utilizada para la neutralización de los ácidos que se encuentran formando parte del suelo.
En cuanto al yeso, CaSO4.2H2O, que podemos encontrar de forma común en la naturaleza debido a la precipitación del sulfato de calcio que tiene lugar en el agua del mar, debido a que suele encontrarse relacionado con la caliza gracias a la acción del ácido sulfúrico que procede de los volcanes, a través de la siguiente reacción:
CaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O
El yeso se puede obtener también de manera artificial, como un subproducto del H3PO4 partiendo del Ca3 (PO4)2, siguiendo la reacción:
Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 → 2 H3PO4 + 3 CaSO4
El yeso tiene diversas utilidades, todas ellas caracterizadas por la no necesidad de tener una gran pureza de dicho producto, pues se utiliza por lo general en materiales de construcción, o modelaje.
Otros usos del yeso:
– Si tratamos con cuidado las concentraciones de ácido sulfúrico que se añaden a las rocas fosfatadas, se consigue una mezcla de yeso, con sulfato monocálcico y dicálcico. Dicha mezcla es utilizada como fertilizante, dándosele el nombre de superfosfato.
– En la construcción de edificios, se utiliza el yeso comprimido en bloques, para fabricar paredes, que no tengan que soportar grandes pesos.
– El yeso, conocido como yeso de parís, se consigue calentando el yeso a una temperatura de unos 128ºC, con lo que obtendremos CaSO4.1H2O, o lo que es lo mismo, yeso parís. Cuando mezclamos dicho producto con agua, se consigue solidificar en un tiempo relativamente corto, con lo que conseguimos formar bloques duros, que son con facilidad desgastables, y los cristales se rehidratan ordenándose de manera que provocan la expansión del volumen, por lo cual este tipo de yeso viene usado en el modelaje ya sea con motivos artísticos y decorativos, o en medicina, para modelar tablillas de operaciones o rupturas, placas dentales, instrumental, etc.