Vol.36No.4
涂料技术与文摘
第36卷第4期湿法碳酸钙生产工艺及其在粉末涂料中
的应用研究
Preparation of Wet Grinding Calcium Carbonate and Its Application in Powder Coatings
李海滨，邹检生，彭鹤松，徐永华，邹勇（江西广源化工有限责任公司，江西吉安331500)
摘要：介绍了重质碳酸钙的干法、湿法生产工艺,并将其与轻质碳酸钙进行了对比；研究了湿法超细重钙和轻质纳米碳酸钙在粉末涂料中的应用情况。结果表明：湿法研磨重度碳酸钙应用于粉末涂料中，其涂膜光泽，耐冲击等性能优于轻质碳酸钙。关键词：重钙；湿法研磨；生产工艺；粉末涂料中图分类号：TQ637.82文献标识码：A 文章编号：1672-2418(2015)04-0014-04
0引言
碳酸钙（CaCO 3）是一种重要的、用途广泛的无机盐，根据加工方式的不同通常分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。重质碳酸钙又称研磨碳酸钙，简称重钙，是以天然方解石、石灰石、白云石、白垩、贝壳等为原料通过物
理方法加工制得
［1］
；轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是用化学方法加工制得。
目前粉末涂料用的填料主要是硫酸钡，包括沉淀硫酸钡和重晶石粉（超细硫酸钡），随着欧盟和美国将硫酸钡中的钡列为重金属之后，硫酸钡在一些出口产品中的使用受到了限制，且硫酸钡价格较碳酸钙高，而碳酸钙是一种既便宜又不含重金属元素的白色填料，随着生产工艺的进步，碳酸钙呈现出向功能化和超细化发展的趋势，其性能已经能够达到粉末涂料的要求，应用于粉末涂料中可降低成本。
湿法研磨超细重质碳酸钙深加工产品，相比于传统工艺生产的普通重质碳酸钙和化学沉淀法生产的轻质碳酸钙来说，其具有细度更细、比表面积更大、化学稳定性更高等一系列优点。本实验选择干湿法研磨超细重质碳酸钙、轻质纳米碳酸钙应用于粉末涂料中，并对比了其性能。
1重钙生产工艺
重质碳酸钙的生产方法主要有干法和湿法两种，干法一般生产2500目以下的重钙，若生产2500目以上的超细重钙在技术上是可行的，但是能耗高和成本较高，在经济上不可行。2500目以上的超细重质碳酸钙的生产主要采用湿法研磨，而干法研磨则作为湿法研磨的前段工序。
1.1干法工艺
干法生产重钙是目前国内较普遍的方式，技术也较成熟，采用一般研磨与分级设备组成的加工装置系统就能得到各粒度的产品。主要采用的设备有雷蒙磨、环辊磨、球磨机、高压辊磨机、立式搅拌研磨机、气流磨等；分级设备主要采用叶轮式超细分级机。干法生产工艺具有设备投资少、技术成熟、工艺简单、能耗低、单机产量较高等特点，常规干法生产重钙工艺如图1所示。
1.2湿法工艺
随着重钙加工越来越朝着微细化方向发展，传统的干法生产工艺不论从设备本身还是经济效益方面都无法满足要求，从而湿法研磨工艺应运而生。湿法研磨与干法研磨的最大区别在于分散介质的不同，干法以空气
图1重钙干法生产工艺流程示意图
作为分散介质，而湿法研磨则以水作为分散介质，再配以研磨助剂，使颗粒的分散性更好，研磨效率更高，粒度更细。一般湿法研磨工艺如图2所示，原矿经洗选后两段破碎至400目左右，干法研磨、分级后配制成一定浓度的浆液，加入研磨助剂，给入立式研磨机，以氧化锆珠作为研磨介质，通过调整研磨机各项参数控制出料细度，物料经磨细后以浆料形式排出，经干燥除尘后收集
装袋。
图2重钙湿法研磨工艺流程示意图
2湿法超细重钙的特性
由于湿法研磨重钙的生产工艺和研磨环境与干法研磨重钙以及轻钙完全不同，其产品的物理性能也存在着明显的差异。
2.1湿法与干法重钙特性比较
（1）粒度。湿法研磨的超细重钙粒度细，主要生产3000目以上的产品，粒径＜2μm 的粒子含量一般能达到90%，而干法产品粒度相对较粗，主要生产2500目以下的产品。
（2）粒径分布。湿法生产的重钙粒径分布窄，呈单峰或双峰形态分布；而干法生产的重钙粒度分布较宽，成双峰或多峰形态分布。
（3）颗粒形状。由于颗粒在研磨时研磨环境和受力
方式的不同，湿法研磨重钙产品颗粒一般呈现为球形或者类球形，而干法产品多为不定形，且有明显棱角。
表1和图3是分别为湿法研磨超细重钙的粒径范围和粒径分布图。从图3可以看出，湿法研磨超细重钙的粒径呈双峰分布，分别在0.75～0.82μm 和1.58～
1.74μm 出现了峰值，而且重钙粒径大部分都处于2μm 之下，
属于微米级材料。
图3湿法研磨超细重钙的粒径分布图
表1
粒径范围
12
34567891011
0.38～0.430.43～0.490.49～0.560.56～0.620.62～0.680.68～0.750.75～0.820.82～0.900.90～0.990.99～1.091.09～1.19
1213141516171819202122
1.19～1.311.31～1.441.44～1.581.58～1.741.74～1.911.91～
2.092.09～2.302.30～2.522.52～2.772.77～
3.043.04～3.34
2.2湿法超细重钙与轻钙特性比较
(1)轻钙由化学沉淀法制得，粒径小，颗粒一般呈纺锤形或链形，吸油值比重钙要高，即使经表面处理的轻钙吸油值也比普通湿法重钙要高，这就导致轻钙作为填料时助剂的用量有可能会增加。
(2)湿法重钙的应用领域相对于轻钙更广，在某些领域（比如塑料），由于湿法超细重钙的流动性好于轻钙，其添加量要比轻钙大。
(3)湿法重钙由于采用的是物理方法加工生产的碳酸钙，在产品生产的过程中只加入了水，没有任何杂质和化学物质的影响，产品的化学稳定性较高；轻质碳酸钙采用化学合成的方法生产，在碳化反应的过程中容易产生过饱和反应，容易造成产品表面的游离酸碱值不稳定，同时产品中容易带入煤灰等杂质。
3湿法超细重钙在粉末涂料中的应用
在粉末涂料的生产中，出于成本的考虑，通常会在配方设计中添加一些填料以降低成本。粉末涂料中常用的填料为硫酸钡，但天然硫酸钡矿床（重晶石）普遍含有一定量的重金属元素，在生产过程中很难将其分离出来，且钡元素本身已经被欧盟和美国定义为重金属元
素，这些因素都影响了硫酸钡在粉末涂料中的应用。而重质碳酸钙是由天然方解石、白云石等矿石直接加工制得，不含重金属元素，且碳酸钙原矿资源丰富，价格低廉。因此，已被广泛应用于粉末涂料中。
3.1碳酸钙在粉末涂料中的作用
碳酸钙在粉末涂料中起骨架作用，增加漆膜厚度，提高涂层的耐磨性和耐久性。可降低涂料的成本，提高粉末涂料的上粉率和喷涂面积，另外它不含重金属，是
不含重金属类粉末涂料的首选填料
［2］
。3.2实验部分
3.2.1原材料及配方
为充分验证不同细度湿法重钙在粉末涂料中的应用性能，我们选择干/湿法重钙、轻质碳酸钙等填料与其进行对比性实验，原料及实验配方见表2。
.表2
粉末涂料实验配方
聚酯树脂环氧树脂流平剂催化剂安息香增光剂重钙CC-2500重钙CC-3000重钙CC-6000303010.330.834.9
303010.330.8
34.9
303010.330.8
34.9
303010.330.8
3.2.2不同填料的物理性能测试结果
按HG/T3249.2-2008《涂料工业用重质碳酸钙》标准测试了CC-2500、CC-3000、CC-6000，按HG/T2226-2010《普通工业沉淀碳酸钙》标准测试了轻质纳米碳酸钙，测试结果如表3所示。其中CC-2500为采用干法研磨生产的2500目产品；CC-3000和CC-6000为采用湿法研磨生产的产品；轻质纳米碳酸钙为
国内某大型轻钙生产企业的产品。
从表3的结果可以看出，CC-6000产品的细度最细，其比表面积也最大，由于越细的粉体更容易将每一个粒子的效应更好地发挥出来，从而具有更高的透光性和力学性能，由于CC-6000为湿法研磨的超细碳酸钙，其粒子的形状均匀规则，应用于粉末涂料中应具有更高的光泽。
表3
不同填料的性能测试结果
CaCO 3/%白度/%D 50/μm D 97/μm
比表面积/（m 2/g ）吸油值/（ml/100g ）Pb /%Cr 6+/%Hg /%As /%Cd /%
96.296.32.86.04.42260.00050.0002未检出未检出未检出
97.197.21.84.05.3830未检出未检出未检出未检出未检出
98.198.10.981.988.3832未检出未检出未检出未检出未检出
97.397.51.563.246.34420.00050.0003未检出未检出未检出
3.2.3不同填料应用于粉末涂料中的性能测试按表1的实验配方添加不同的填料制备成粉末涂料，测试结果见表4。
表4
不同填料应用于粉末涂料中的测定结果
外观（目测）光泽（60°）耐冲击/cm 铅笔硬度
附着力（划格法）/级平滑79.8452H 0平滑84.5502H 0平滑90.5502H 0桔皮43.3452H 0由表4的结果可以看出，湿法碳酸钙应用于粉末涂料中时，随着细度的增加，其光泽呈现上升的趋势；而轻质纳米碳酸钙由于其吸油量较大，因此不适用于高光产品中；且其耐冲击性能不如湿法碳酸钙。
4结语
湿法研磨超细重质碳酸钙由于其粒径小、粒子形貌均匀规则，为球形或近似球形，可以广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨等行业中；应用于粉末涂料时，湿法研磨
超细重质碳酸钙可制备高光粉末涂料，其综合性能优于轻质碳酸钙，在一些限制重金属含量的应用领域，可用碳酸钙代替硫酸钡使用，其主要应用于室内家电、婴儿玩具等领域的涂装。
参考文献
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轻质碳酸钙的应用领域与生产 工艺技术方案 1 碳酸钙的应用领域 碳酸钙是用途极为广泛的无机化工产品，作为一种重要无机填料，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、纺织、医药、食品、日用品、饲料、农药等行业。无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙，在国际上用量最大的都是造纸业，主要是作为纸张的填充剂和高质量纸张如白板纸、铜版纸等纸张的涂布材料；其次是用于塑料作为填充剂、补强剂、增量剂，特别是用于聚氯乙烯（塑料）制品；碳酸钙作为填料还用于粘合剂、密封胶中，在橡胶工业中沉淀碳酸钙是理想的填充剂和半补强剂；另外在日用化工中，用于牙膏、清洗剂；在饲料和食品中作为补钙剂；在医药工业中也是优质的补钙剂和发酵缓冲剂。特别要指出的是碳酸钙的产品应用越来越广泛，需求量也越来越大，对品种的要求也越来越高，这是市场的需求，提供了碳酸钙工业发展的潜在动力。 1.1 碳酸钙在塑料中的应用 轻质碳酸钙被广泛填充在聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）等树脂之中，碳酸钙的添加对提高改善塑料制品某些性能以扩大其应用范围有一
定作用，在塑料的加工中碳酸钙可以减少树脂收缩，改善流变态，控制粘度等用途。碳酸钙的添加在塑料制品中起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大作用。它可以增加塑料体积、降低产品成本，提高塑料的尺寸稳定性，提高塑料的硬度和刚性，改善塑料的加工性能，提高塑料的耐热性，改进塑料的散光性等作用。其生产出的工程塑料在某些方面的强度超过钢材，硬度接近玉石，具有耐磨、耐高温、耐老化的特性，可广泛用于电子、航天、精密机械、仪器、汽车行业等领域。塑料工业是碳酸钙的重要应用领域，无论是从国际还是国内情况来看，塑料工业所用填料应用最广的便是碳酸钙，21世纪以来，世界塑料产品耗用的无机非金属填料大约为1500万吨，而碳酸钙由于拥有其他填料无可比拟的优势，在所耗用的各种非金属填料中约占70％左右，即达到1000万多吨左右。我国塑料工业每年所耗用的非金属矿填料至少在250万吨以上，按此比例，塑料工业消耗碳酸钙约在170万吨左右。根据我国塑料加工业“十五”计划和2015远景规划，到2005年塑料制品年产量达到2500万吨，2015年则达到5000万吨以上，这两个数字将意味着碳酸钙耗用量分别达到250万吨和500万吨，碳酸钙作为塑料填充剂和增量剂，可减少树脂用量降低成本。 1.2碳酸钙在涂料中的应用 在涂料中碳酸钙的作用是填料和白色颜料，起一种骨架作用，所以在涂料工业中称碳酸钙为体质颜料。由于碳酸钙颜色是白色的，在涂料中相对乳胶、溶剂等价格都便宜，而且颗粒细，能在涂料中均匀
碳酸钙专业知识 ?碳酸钙分类：重质碳酸钙、1??轻质碳酸钙、2??活性碳酸钙、3??纳米钙4、??重质碳酸钙简述：重质碳酸钙calcium carbonate 英文名： CaCO3 分子式 100.09 相对分子量 重质碳酸钙性质白色粉末，无色、无味。在空气中稳定。几乎不溶于水,不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。℃开始分解为氧化钙和二氧化碳。加热到898 重质碳酸钙，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃ 以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分 散性好等优点。可根据需要提供不同粒度要求的普通重钙粉、超细重质碳酸钙、湿法研磨超细碳酸钙、超细表面改性 重质碳酸钙。 [介???? 绍]碳酸钙(Calcium Carbonate) 是一种重要的、用途广泛的无机盐。重质碳酸钙( Heavy Calcium Carbonate) 又称研磨碳酸钙( Ground Calcium Carbonate,简称GCC美国称Kotamite) ,是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于它的沉降体积(1.1-1.9mL/g/ g)比用化学方法生产的轻质碳酸钙沉降体积(2.4-2.8mL/g) 因此被称为重质碳酸钙。,小[理化性质]碳酸钙的化学式为caco3 ,其结晶体主要有复三方偏三面晶类的方解石和斜方晶类的文石,在常温常压下,方文石是准稳定型，目前主要以方解石为主。,解石是稳定型在常压下,方解石加热到 898 ℃、文石加热到825 ℃,将分解为氧化钙和二氧化碳;碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2) ,同时放出二氧化碳;在常温(25 ℃) 下,碳酸钙在水中的浓度积为8. 7 ×1029 、溶解度为0. 0014 ,碳酸钙水溶液的pH 值为9. 5~10. 2 ,空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8. 0~8. 6 。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为2. 7~2. 9 。莫氏硬度方解石为3 ,文石为3. 5~4 。方解石具有三组菱面体完全解理,文石亦具有解理。重质碳酸钙的沉降体积:1. 2~1. 9ml/ g，比表面积为1m2/g 左右;重质碳酸钙由于颗粒大、左右。48ml/ 100g 因此吸油值较低,为表面光洁、比表面积小,[生产方法]重质碳酸钙的生产工艺流程有两种。干法生产工艺流程:首先手选从采 石场运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等,以除去脉石;然后用破碎机对石灰石进行粗破碎,再用雷蒙(摆式) 磨粉碎得到细石灰石粉,最后用分级机对磨粉进行分级,符合粒度要求的粉末作为产品包装入库,否则返回磨粉机再次磨粉。湿法生产工艺流程:先将干法细粉制成悬经脱水、干燥后便制得超细重质碳酸钙。,浮液置于磨机内进一步粉碎[颗粒形状] 重质碳酸钙的形状都是不规则的,其颗粒大小差异较大,而且颗粒有一定的棱角,表面粗糙,粒径分布较宽,粒径较大,平 均粒径一般为1~10μm。重质碳酸钙按其原始平均粒径( d) 分为:粗磨碳酸钙( > 3μm) 、细磨碳酸钙(1~3粒径较大。;c. 粒径分布较宽;b.颗粒形状不规则:a. 重质碳酸钙的粉体特点mμ(0. 5~1、超细碳酸钙m) μ 重质碳酸钙的作用：重质碳酸钙简称重钙，是用优质的方解石为原料加工而成白色粉体，它的主要成分是CaCO3，重 钙白度高、纯度好、色相柔和及化学成分稳定等特点。所以重钙是工业常用的一种很好的填料重钙通常用作填料，还广泛用于人造地砖、橡胶、塑料、造纸、涂料、油漆、油墨、电缆、建筑用品、食品、医药、纺织、饲料、牙膏等日用化工行业，作填充剂起到增加产品的体积，降低生产成本。用于橡胶中，可增加橡胶的体积，改善橡胶的加工性，起半补强或补强作用，并可调节橡胶的硬度重钙粉在各行定中的作用： 橡胶行业用重钙粉 1. 橡胶-橡胶用重质碳酸钙粉：400目,白度: 93%,碳酸钙:96%)碳酸钙是橡胶工业中使用量最大大填充剂之一。碳酸钙大量填充在橡胶之中,可增加其制品的容积，并节约昂贵的天然橡胶，从而大大降低成本.碳酸钙填入橡胶中，能获得比 纯橡胶硫化物更高的抗张强度、撕裂强度和耐磨性。塑料行业用重钙数值 2. 塑料-塑料母料、色母粒用重质碳酸钙粉（重钙粉）400目,要求高温加热后白度不变,矿石结构为大结晶方解石,碳酸 钙含量:99%,白度:95%),碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用,对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用,还能提高制 还可以取代昂贵的白色颜料。,由于碳酸钙白度在.90以上品的硬度,并提高制品的表面光泽和表面平整性油漆行业用重钙粉3. 油漆-乳胶漆用重质碳酸钙（重钙粉）800目或1000目,白度:95%,碳酸钙:96%)碳酸钙在油漆行业中的用量也较大，以上。30%例如在稠漆中用量为水性涂料行业用重钙粉4.
纳米碳酸钙 纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙。标准的名称即超细碳酸钙。纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。可改善塑料母料的流变性，提高其成型性。用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料，具有稳定性好，光泽度高，不影响印刷油墨的干燥性能．适应性强等优点。 北方最大的纳米碳酸钙生产基地 盖尔克斯（Gerks）年产纳米碳酸钙系列产品12万t，其中纳米碳酸钙5万t，纳米碳酸钙助剂2万t，亚纳米碳酸钙3万t，造纸涂布碳酸钙2万t。产品广泛应用于各种胶黏剂、PVC软硬制品、电线电缆、涂料、油墨、造纸、医药等工业领域。 纳米碳酸钙的应用范围纳 米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。 造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。目前，纳米碳酸钙还主要用于特殊纸制品，如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿等。纳米活性碳酸钙作为造纸填料具有以下优点：高蔽光性、高亮度、可提高纸制品的白度和蔽光性；高膨胀性，能使造纸厂使用更多的填料而大幅度降低原料成本；粒度细、均匀，制品更加均匀、平整；吸油值高、
能提高彩色纸的预料牢固性. 纳米碳酸钙在涂料工业作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点。纳米级超细碳酸钙具有空间位阻效应．在制漆中，能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用．制漆后，漆膜白度增加，光泽度高，而遮盖力却不降低，主要用于高档轿车漆。 橡胶工业纳米碳酸钙的主要应用市场之一。添加钠米碳酸钙的橡胶，其硫化胶升长率、撕断性能、压缩变形和耐屈性能，都比添加一般碳酸钙的高。加入用树脂酸处理的纳米碳酸钙后，有的豫胶制品撕裂强度提高4倍以上纳米碳酸钙在饲料行业中可作为补钙剂，增加饲料含钙量；在化妆品中使用，由于其纯度高、白度好、粒度细，可以替代钛白粉。 纳米活性碳酸钙的工业制备方法。该方法在一定浓度的Ca(OH)2的悬浮液中通入二氧化碳气体进行碳化。通过对Ca(OH)2悬浮液的温度、二氧化碳气体的流量控制碳酸钙晶核的成核速率；在碳化至形成一定的晶核数后，由晶核形成控制转化为晶体生长控制，此时加入晶形调节剂控制各晶面的生长速率，从而达到形貌可控；继续碳化至终点加入分散剂调节粒子表面电荷得均分散的立方形碳酸钙纳米颗粒；然后将均分散的立方形纳米碳酸钙颗粒进行液相表面包覆处理。所获得的纳米活性碳酸钙粒子在25～100nm之间可控，立方形，比表面大于25m2/g，粒径分布GSD为1.57，吸油值小于28g/100gCaCO3，且无团聚现象。所获得的产品性能优异，可作为高档橡胶、塑料以及汽车底漆中的功能填料。
轻质碳酸钙(Light Calcium Carbonate)又称沉淀碳酸钙( Precipitated Calcium Carbonate，简称PCC) 是将石灰石等原料段烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得，或者先用碳酸钠和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。 碳酸钙的化学式为CaCO3 ,碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2) ,同时放出二氧化碳;在常温(25℃)下,碳酸钙在水中的浓度积为8. 7 ×1029、溶解度为0.0014,碳酸钙水溶液的pH值为9.5～10.2 ,空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8.0～8.6。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为 2.7～2.9 。轻质碳酸钙的沉降体积:2.5ml/g 以上，比表面积为5m2/g左右。轻质碳酸钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,为60～90ml/100g 左右。轻质碳酸钙颗粒比表面积研究是非常重要的，轻质碳酸钙颗粒的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。真正完全自动化智能化比表面积分析仪产品，将测试人员从重复的机械式操作中解放出来，大大降低了他们的工作强度，培训简单，提高了工作效率。真正完全自动化智能化比表面积测定仪产品，大大降低了人为操作导致的误差，提高测试精度。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。更多比表面积检测标准、办法及理论，敬请登陆相关网站查询。 [编辑本段]轻质碳酸钙的生产方法 轻质碳酸钙的生产方法有多种，但在国内的工业生产的主要是碳化法。 1)碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙) 和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。 2)纯碱(Na2CO3)氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即可生成碳酸钙沉淀。 3)苛化碱法:在生产烧碱(NaOH) 过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。在纯碱水溶液中加
改性碳酸钙生产工艺流程 改性碳酸钙生产工艺流程 1、原辅材料 方解石 2000g 助磨剂1560g 改性剂3000g 25kg包装袋 2、生产操作流程 （1）超级旋风磨机操作 设备启动之前不要往设备当中填充物料，然后按顺序启动装置。一般的顺序是：提升机-破碎机-分析机-风机-主机-给料机。工作时，大块物料会经颚式破碎机破碎至所需粒度后，由提升机送入料仓，经给料设备均匀连续的喂入主机内部，进入主机的物料随倾斜的导流管落到超细磨粉机主机转盘上部的散料盘上。而超细磨粉机的主机内，
几十个磨辊在环道内旋转、滚动。而物料在离心力作用下被散料盘散向周边并落入磨腔，在环道内被磨辊冲压、滚辗、研磨。 随风机气流进入选粉机进行粉体分级，在选粉机叶轮的作用下，不符合细度要求的物料落回磨腔内重新碾磨，符合细度要求的物料则随气流进入旋风集粉器内进行部分粉体的分离收集，并由底部的卸料装置排出即为成品粉体。 工作完成后的关机顺序是：给料机-超细磨粉机主机-鼓风机-分析机。先停止进料，主机仍继续盍，使残留的磨料继续进行碾磨，约一分钟后，可关闭主机电动机和分析器电机，停止碾磨工作，其后再停止风机电动机，以便吹净残留的粉末。最后，应该把设备的电源给切断掉，这样才能做到防患于未然，避免设备突然启动，出现意外事故。在磨粉生产线工作完成之后要对超细磨粉机设备定期进行保养清扫工作，要让生产线设备保持在一个最佳的使用状态。 （2）分级机操作流程 (2)操作过程
1、备料：先要准备好要混合的物料分别放入盘中。物料最好是带点湿性，(若物料很干则需用我厂的V型混合机)而且不能全是液体或者全是固体或半固体。如果物料太过粗糙可以先采用我粉碎机进行粉碎，然后再进行混合。 2、入料：将机器上盖打开，将刚准备好的物料放到U型槽内，加上少量水(物料不要超过浆轴水平线，以便物料更好地进行混合)。 3、混合：将料槽上盖盖好，料槽固定镙丝锁紧，然后打开开关，开始混合物料。 4、出料：先关开关，拧松料槽固定镙丝，将料槽倾斜，倒出物料。 (3)机器保养及维修 1经常使用，减速机须每隔三个月换新油一次，更换时应将减速机清洗后加上新油。2机件每月定期检查1-2次，检查部位为蜗轮、蜗杆、轴承、油封，各运转部分是否灵活，紧固件是否松动，发现异常情况应及时处理。 3在使用过程中，如发现机器震动异常或发出不正常的声音，应立即停机检查。4电器控制零件应保持清洁灵敏，发现故障应及时修复。5搅拌浆装拆时应轻拆、稳装、轻放、以免变形损坏。6使用结束后，应刷靖机器各部份的残留物料，停用时间长，必须将机器全部揩擦清洁，机件表面涂上防锈油，用蓬布罩好。 ZWV旋风磨机规程： 1. 生产前准备工作
工业生产技术的不断革新，给许多新型的产品生产带来可能，其中一种纳米级的碳酸钙颗粒就可运用于多个行业中去。目前主要采用的制作工艺可以分为炭化法、连续喷雾碳化法、超重力碳化法等。我们来一一去进行了解。 制备纳米碳酸钙的方法有物理法和化学法。物理法就是对天然石灰石、白垩石进行机械粉碎而得到。但是粉碎的粒度是有限的，只有采用特殊的方法和机械才有可能达到0.1μm以下。所以生产纳米碳酸钙主要采用化学法。 （一）碳化法 这种制备方法是主要的一种生产方式。将精选的石灰石煅烧，得到氧化钙和窑气。使氧化钙消化，并将生成的悬浮氢氧化钙在高剪切力作用下粉碎，多级旋液分离除去颗粒及杂质，得到一定浓度的精制氢氧化钙悬浮液；然后通入CO2气体，加入适当的晶型控制剂，碳化至终点，得到要求晶型的碳酸钙浆液；再进行脱水、干燥、表面处理，得到纳米碳酸钙产品。 按照碳化过程中CO2气体与氢氧化钙悬浮液接触方式的不同，可将碳化法分为间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法和超重力碳化法，以及在间歇鼓泡碳化法
基础上改进的非冷冻法。该法投资少，易于转化，为国内外大多数厂家所采用。但是这种方法生产效率低、气液接触差、碳化时间长、粒径粗且不均匀。 （二）连续喷雾碳化法 喷雾碳化法是将石灰乳用喷头喷成雾状，从塔顶喷下，将一定浓度的CO2以某一速度从塔底上升，与雾状石灰乳发生反应。对于连续喷雾碳化，则重复进行以上过程，最后可获得粒径小于0.1μm的纳米碳酸钙。该法生产纳米碳酸钙效率高，经济效益可观，并能实现连续自动大规模生产，另外，具有很高的科学性和技术性。但设备投资较大。 （三）超重力碳化法 利用旋转造成一种稳定的、比地球重力加速度高的多的超重力环境，极大地增加气液接触面积，强化气-液之间的传质过程，从而提高碳化速度。同时，由于乳液在旋转床中得到高度分散，限制了晶粒的长大，即使不添加晶形控制剂，也可以制备出粒径为15~30nm的纳米碳酸钙。
重质碳酸钙分析报告
目录重质碳酸钙简述 1、定义 2、理化性质 3、生产方法 4、颗粒形状 5、应用领域 重质碳酸钙的用途 1、燃煤发电厂行业用重钙粉 2、橡胶行业用重钙粉 3、塑料行业用重钙粉 4、油漆行业用重钙粉 5、水性涂料行业用重钙粉 6、造纸行业用重钙粉 7、饲料、化肥行业用重钙粉 8、建筑行业(干粉砂浆、混凝土）用重钙粉 9、防火天花板行业重钙粉 10、人造大理石行业用重钙粉 11、地板钻行业用重钙粉 碳酸钙的生产技术 1、重质碳酸钙的生产工艺 1）、干法生产工艺流程： 2）、湿法生产工艺流程: 2、轻质碳酸钙制备技术 3、碳酸钙干燥技术 4、气流粉碎机的发展方向 重质碳酸钙行业发展现状 1、我国碳酸钙资源分布 （1）广东省连州市 （2）安徽省池州市 （3）浙江省衢州市 （4）广西省贺州市 2、碳酸钙市场需求状况及前景分析
重质碳酸钙简述 1、定义 重质碳酸钙性质，白色粉末，无色、无味。在空气中稳定。几乎不溶于水,不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热到898℃开始分解为氧化钙和二氧化碳。重质碳酸钙，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。碳酸钙(Calcium Carbonate) 是一种重要的、用途广泛的无机盐。重质碳酸钙( Heavy Calcium Carbonate) 又称研磨碳酸钙( Ground Calcium Carbonate,简称GCC美国称Kotamite) ,是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于它的沉降体积(1.1-1.9mL/g/ g)比用化学方法生产的轻质碳酸钙沉降体积(2.4-2.8mL/g) 小,因此被称为重质碳酸钙。 2、理化性质 碳酸钙的化学式为caco3 ,其结晶体主要有复三方偏三面晶类的方解石和斜方晶类的文石,在常温常压下,方解石是稳定型,文石是准稳定型，目前主要以方解石为主。在常压下,方解石加热到898 ℃、文石加热到825 ℃,将分解为氧化钙和二氧化碳;碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2) ,同时放出二氧化碳;在常温(25 ℃) 下,碳酸钙在水中的浓度积为8. 7 ×1029 、溶解度为0. 0014 ,碳酸钙水溶液的pH 值为9. 5~10. 2 ,空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8. 0~8. 6 。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为2. 7~2. 9 。莫氏硬度方解石为3 ,文石为3. 5~4 。方解石具有三组菱面体完全解理,文石亦具有解理。重质碳酸钙的沉降体积:1. 2~1. 9ml/ g，比表面积为1m2/g 左右;重质碳酸钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小,因此吸油值较低,为48ml/ 100g 左右。 3、生产方法 重质碳酸钙的生产工艺流程有两种。干法生产工艺流程:首先手选从采石场运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等,以除去脉石;然后用破碎机对石灰石进行粗破碎,再用雷蒙(摆式) 磨粉碎得到细石灰石粉,最后用分级机对磨粉进行分级,符合粒度要求的粉末作为产品包装入库,否则返回磨粉机再次磨粉。 4、颗粒形状 重质碳酸钙的形状都是不规则的,其颗粒大小差异较大,而且颗粒有一定的棱角,表面粗糙,粒径分布较宽,粒径较大,平均粒径一般为1~10μm。重质碳酸钙按其原始平均粒径( d) 分为:粗磨碳酸钙( > 3μm) 、细磨碳酸钙(1~3μm) 、超细碳酸钙(0. 5~1μm重质碳酸钙的粉体特点:a. 颗粒形状不规则;b.粒径分布
重质碳酸钙
100.09重质碳酸钙性质白色粉末，无色、无味。在空气中稳定。几乎不溶于水,不溶于醇。遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生泡沸，并溶解。加热到898℃开始分解为氧化钙和二氧化碳。重质碳酸钙，简称重钙，是由天然碳酸盐矿物如方解石、大理石、石灰石磨碎而成。是常用的粉状无机填料，具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。由于它的沉降体积(1.1-1.9mL/g/ g)比用化学方法生产的轻质碳酸钙沉降体积(2.4-2.8mL/g) 小,因此被称为重质碳酸钙。 理化性质 碳酸钙的化学式为caco3 ,其结晶体主要有复三方偏三面晶类的方解石和斜方晶类的 文石,在常温常压下,方解石是稳定型,文石是准稳定型，目前主要以方解石为主。 在常压下,方解石加热到898 ℃、文石加热到825 ℃,将分解为氧化钙和二氧化碳;碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙
盐(如氯化钙CaCl2) ,同时放出二氧化碳;在常温(25 ℃) 下,碳酸钙在水中的浓度积为8. 7 ×1029 、溶解度为0. 0014 ,碳酸钙水溶液的pH 值为9. 5~10. 2 ,空气饱和碳酸钙水溶液的pH 值为8. 0~8. 6 。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为 2. 7~2. 9 。莫氏硬度方解石为3 ,文石为3. 5~4 。方解石具有三组菱面体完全解理,文石亦具有解理。重质碳酸钙的沉降体积:1. 2~1. 9ml/ g，比表面积为1m2/g 左右;重质碳酸钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小,因此吸油值较低,为48ml/ 100g 左右。 颗粒形状 重质碳酸钙的形状都是不规则的,其颗粒大小差异较大,而且颗粒有一定的棱角,表面粗糙,粒径分布较宽,粒径较大,平均粒径一般为1~10μm。重质碳酸钙按其原始平均粒径( d) 分为:粗磨碳酸钙( > 3μm) 、细磨碳酸钙(1~3μm) 、超细碳酸钙(0. 5~1μm重质碳酸钙的粉体特点:a. 颗粒形状不规则;b.粒径分布较宽;c. 粒径较大。
碳酸钙项目工艺技术
轻质碳酸钙的应用领域与生产 工艺技术方案 1 碳酸钙的应用领域 碳酸钙是用途极为广泛的无机化工产品，作为一种重要无机填料，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、纺织、医药、食品、日用品、饲料、农药等行业。无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙，在国际上用量最大的都是造纸业，主要是作为纸张的填充剂和高质量纸张如白板纸、铜版纸等纸张的涂布材料；其次是用于塑料作为填充剂、补强剂、增量剂，特别是用于聚氯乙烯（塑料）制品；碳酸钙作为填料还用于粘合剂、密封胶中，在橡胶工业中沉淀碳酸钙是理想的填充剂和半补强剂；另外在日用化工中，用于牙膏、清洗剂；在饲料和食品中作为补钙剂；在医药工业中也是优质的补钙剂和发酵缓冲剂。特别要指出的是碳酸钙的产品应用越来越广泛，需求量也越来越大，对品种的要求也越来越高，这是市场的需求，提供了碳酸钙工业发展的潜在动力。 1.1 碳酸钙在塑料中的应用 轻质碳酸钙被广泛填充在聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）等树脂之中，碳酸钙的添加对提高改善塑料制品某些性能以扩大其应用范围有一
定作用，在塑料的加工中碳酸钙可以减少树脂收缩，改善流变态，控制粘度等用途。碳酸钙的添加在塑料制品中起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大作用。它可以增加塑料体积、降低产品成本，提高塑料的尺寸稳定性，提高塑料的硬度和刚性，改善塑料的加工性能，提高塑料的耐热性，改进塑料的散光性等作用。其生产出的工程塑料在某些方面的强度超过钢材，硬度接近玉石，具有耐磨、耐高温、耐老化的特性，可广泛用于电子、航天、精密机械、仪器、汽车行业等领域。塑料工业是碳酸钙的重要应用领域，无论是从国际还是国内情况来看，塑料工业所用填料应用最广的便是碳酸钙，21世纪以来，世界塑料产品耗用的无机非金属填料大约为1500万吨，而碳酸钙由于拥有其他填料无可比拟的优势，在所耗用的各种非金属填料中约占70％左右，即达到1000万多吨左右。我国塑料工业每年所耗用的非金属矿填料至少在250万吨以上，按此比例，塑料工业消耗碳酸钙约在170万吨左右。根据我国塑料加工业“十五”计划和2015远景规划，到2005年塑料制品年产量达到2500万吨，2015年则达到5000万吨以上，这两个数字将意味着碳酸钙耗用量分别达到250万吨和500万吨，碳酸钙作为塑料填充剂和增量剂，可减少树脂用量降低成本。 1.2碳酸钙在涂料中的应用 在涂料中碳酸钙的作用是填料和白色颜料，起一种骨架作用，所以在涂料工业中称碳酸钙为体质颜料。由于碳酸钙颜色是白色的，在涂料中相对乳胶、溶剂等价格都便宜，而且颗粒细，能在涂料中均匀
有填充及增强、增韧的作用，能取代部分价格昂贵的填充料及助济，减少树脂的用量，从而降低产品生产成本，提高市场竞争力。 2、橡胶 应用范围：天然胶，丁腈，丁苯，混炼胶等，适用于轮胎、胶管、胶带以及油封、汽车配件等橡胶制品中。 应用特性：经过表面改性处理后的纳米碳酸钙与橡胶有很好的相容性，具有补强、填充、调色、改善加工艺和制品的性能，可使橡胶易混炼、易分散，混炼后胶质柔软，橡胶表面光滑；可使制品的延伸性、抗张强度、撕裂强度等有本质的提高；可以降低含胶率或部分取代钛白粉、白碳黑等价格昂贵的白色填料，提高产品的市场竞争力。 3、密封胶粘材料 应用范围：硅酮、聚流、聚氨酯、环氧等密封结构胶。 应用特性：应用于密封胶粘材料中，与胶料有很好的亲和性，可以加速胶的交联反应，大大改善体系的触变性，增强尺寸稳定性，提高胶的机械性能，且添加量大，达到填充急补强双重作用。同时，它能使胶料表面光亮细腻。 4、涂料 应用范围：水性涂料和油性涂料。 应用特性：大大改善体系的触变性，可显著提高涂料的附着力，耐洗刷性，耐沾污性，提高强度和表面光洁度，并具有很好的防沉降作作用。部分取代钛白粉，降低成本。 5、油墨 应用范围：适用于平版胶印油墨、凹版印刷油墨等。 应用特性：使用纳米碳酸钙所配置的油墨，身骨及粘性较好，故具有良好的印刷性能；稳定性好；干性快且没有相反作用；由于颗粒小，故印品光滑，网点完整，可以提高油墨的光洁度，适用于高速印刷。 6、造纸 应用范围：卷烟纸、记录纸、簿页印刷纸、高白度铜版纸以及高档卫生巾、纸尿布等。 应用特性：造纸中加入纳米碳酸钙可以提高纸张的松密度、表观细腻性、吸水性；提高特种纸的强度、高速印刷性；调节卷烟纸的燃烧速度。 详细说明： 1：在橡胶工业: 纳米级超细碳酸钙具有超细、超纯的特点，生产过程中有效控制了晶形和颗粒大小，而且进行了表面改性。因此其在橡胶中具有空间立体结构、又有良好的分散性，可提高材料的补强作用。如链状的纳米级超细碳酸钙，在橡胶混炼中，锁链状的链被打断，会形成大量高活性表面或高活性点，它们与橡胶长链形成键连结，不仅分散性好，而且大大增强了补强作用。值得注意的是，它不但可以作为补强填充料单独使用，而且可根据生产需求与其他填充料配合使用，如：炭黑、白炭黑、轻钙重钙、钛白粉、陶土等，达到补强、填充、调色、改善加工工艺和提高制品性能、降低含胶率或部分取代白炭黑、钛白粉等价格昂贵的白色填料的目的。 2：在涂料工业 可作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，纳米级超细碳酸钙具有空间位阻效应，在制漆中，能使配方密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光泽高，而遮盖力却不下降，这一特性使其在涂料工业被大量推广应用。 3：在塑料工业 由于纳米级超细碳酸钙具有高光泽度、磨损率低、表面改性及疏油性，可填充聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛塑料等聚合物中，现在又被广泛应用于聚氯乙烯电缆填料中。 4：在造纸工业 可用于涂布加工纸的原料，特别是用于高级铜板纸。由于它分散性能好，粘度低，能有效的提高纸的白度和不透明度，改进纸的平滑度、柔软度，改善油墨的吸收性能，提高保留率。 5：在油墨行业 作为填料，可替代价格较高的胶质钙，并可提高油墨的光泽度和亮度。
轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，分子式CaCO3 ，分子量100.09。轻钙是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。 选含钙高的矿石入窑煅烧成石灰，经筛去煤渣后水洗得氢氧化钙水溶液，泵入反应釜中，抽窑中煅烧的尾气既二氧化碳入反应釜，中和至PH值到接近中性，加人磷酸直至PH值中性，泵入离心机中脱水后烘干、研磨成不同目数的轻质碳酸钙粉。 轻质碳酸钙生产工艺主要分为两种：间歇鼓泡式碳化工艺，连续喷雾式碳化工艺。 1、传统轻质碳酸钙的生产方法 传统轻质CaCO3生产工艺工业中轻质碳酸钙传统生产工艺是以石灰石为原料，石灰石在超过900℃煅烧，生成生石灰并释放出CO2。其生产工艺程为:石灰缎烧—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分离—干燥—包装。 2、钢渣生产轻质CaCO3工艺 钢渣醋酸法生产轻质CaCO3的工艺为:醋酸介质将钙离子从钢渣中提取出来、硅的去除、CO2的溶解与碳酸化反应、纯净碳酸钙沉淀生成及过滤分离4个过程。 3、硝酸浸取磷石膏钙渣制备高品质轻质碳酸钙
粗制Ca(NO3)2溶液：用适量硝酸溶液浸取磷石膏钙渣，反应至无气泡产生，过滤，除去硝酸不溶物，得到含杂质的粗制Ca(NO3)2溶液.杂质主要成分是Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Mn(NO3)2等可溶性硝酸盐，以及SO2-4、PO3-4等阴离子。精制Ca(NO3)2溶液：在粗制Ca(NO3)2溶液中通入NH3，调节溶液pH值，进行调碱除杂.此时，溶液中的Al3+、Fe3+、Mn2+等阳离子生成氢氧化物而不溶，SO2-4、PO3-4等阴离子生成钙盐而不溶，过滤将这些干扰杂质除去，得到精制Ca(NO3)2溶液.碳化：将精制后的Ca(NO3)2溶液稀释到一定体积转移至四颈烧瓶中，控制反应温度，以及NH3和CO2气体的流量，进行碳化.洗涤：将沉淀过滤，进行多次洗涤，至滤液中无硝酸根离子为止。干燥：将洗涤后的沉淀在120℃的烘箱中干燥2h即可得到轻质碳酸钙产品。 4、氯化铵法制备轻质碳酸钙 生石灰与NH4Cl反应生成CaCl2和NH3，过量的生石灰与水反应生成Ca(OH)2，溶液呈强碱性。除碱金属离子外的其他金属离子如Mg2+、Fe3+、Mn2+等生成氢氧化物而不溶，除卤素离子外的其他阴离子如SO2-4.PO3-4生成钙盐而不溶，它们与其他不溶性杂质可通过过滤除去。滤液通入CO2碳化生成CaCO3沉淀，过滤、洗涤可除去其他可溶性杂质。过滤出的CaCO3母液即NH4Cl溶液可循环使用。
纳米碳酸钙的生产和用途 杨小红 陈建兵 盛敏钢 (池州学院非金属材料研究中心 安徽池州 247000) 摘要 碳酸钙是自然界广泛存在的一种很普通的非金属材料,也是一种传统的无机盐化工产品。近年来,随着碳酸钙的超细化及表面改性技术的发展,纳米碳酸钙制备技术及应用,已成为国内外竞相开发的研究热点。本文就有关纳米碳酸钙的主要生产技术及其应用领域作一简介。 关键词 纳米碳酸钙 生产 用途 碳酸钙(化学式为CaCO3)在自然界广泛存在,它至少有6种矿物形式[1]:无定形碳酸钙(amor2 p hous CaCO3)、球霰石(vaterite)、文石(aragonite)、方解石(calcite)、单水方解石(monohydro calcite)和六水方解石(ikaite,CaCO3?6H2O),是大理石、石灰石、白垩等天然矿物的主要成分,也是贝壳、珊瑚礁、珍珠的构成成分。在工业上,碳酸钙作为一种重要的无机盐化工产品,物美价廉。根据生产方法不同,碳酸钙分为两大类、多种型号,以满足不同行业、不同用途的需要[2]。以方解石、大理石、白垩、贝壳、石灰石等为原料经机械粉碎及超细研磨等用物理方法制取的碳酸钙粉体产品称重质碳酸钙,以GCC表示;以石灰石为原料经煅烧、消化、碳酸化、分离、干燥分级等化学方法制取的产品称轻质碳酸钙,以PCC表示。普通型的重质碳酸钙和轻质碳酸钙,通常作一般填料和白色颜料使用。 纳米碳酸钙是20世纪80年代运用纳米技术加工发展而成的一种新型轻质碳酸钙产品,粒径通常在20～100nm之间。由于碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,且粒径细而均匀、分布窄、比表面积大、表面活性及分散性好、表面能高,使其在实际使用中体现了很多普通碳酸钙材料所不具备的更加优异的性能,用途更为广泛。如可广泛大量应用于注塑、挤出、PVC型材、管材、汽车涂料、密封胶、粘结剂涂料、油墨、橡胶等行业,碳酸钙产品的附加值得到很大提高,很快引起了世界各国的普遍关注,现已成为无机非金属材料研究和企业竞争投资的热点[3]。 1 纳米碳酸钙的主要工业生产技术[4] 纳米级超细碳酸钙的粒径很小(一般为1nm～100nm),用物理方法生产纳米级超细碳酸钙很困难,特别是物理方法不能制备高活性晶形。因此,国内外都在研究化学方法,其中碳化法是生产纳米级超细碳酸钙的主要方法。纳米碳酸钙的工业化生产工艺主要有:间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法、超重力反应结晶法等。 111 间歇鼓泡碳化法 间歇鼓泡碳化法是目前国内外大多数厂家所采用的工艺。根据碳化塔中是否有搅拌装置,该法又可分为普通间歇鼓泡碳化法和搅拌式间歇鼓泡碳化法。该法是在锥底圆柱体碳化塔中加入精制氢氧化钙悬浊液和适当的添加剂,然后从塔底通入二氧化碳进行“碳化”,得到所要求的碳酸钙产品。在反应过程中需要严格控制反应条件,如碳化温度、二氧化碳流量、石灰乳浓度及搅拌速度,并加入适当的添加剂。该法投资少、操作简单,但生产不连续,自动化程度低,产品质量不稳定,主要表现在产品晶形不易控制、粒度分布不均、不同批次产品的重现性差。目前国内多数厂家采用此法来生产轻质碳酸钙。 112 连续喷雾碳化法 连续喷雾碳化法是将石灰乳用喷头喷成雾状,从塔顶喷下,将一定浓度的CO2以某一速度从塔底上升,与雾状石灰乳发生反应。一般采用三级串联碳化工艺。精制石灰乳从第一级碳化塔顶部喷雾成0101nm～011mm的液滴加入,二氧化碳从塔底通入,二者逆流接触发生碳化反应。反应混合液从塔底流出,进入浆液槽,添加适当的分散剂处理后,喷雾进入第二级碳化塔继续碳化;然后再经表面活性处理、喷雾进入三级碳化塔碳化制得粒径可达40～80nm的最终产品。该法生产效率高,碳化时间短,产品晶型、粒度容易控制,可制得优质稳定的纳米碳酸钙产品,经济效益可观,并能实现连续自动大规模生产,具有很高的科技含量,但设备投资较大。113 超重力反应结晶法 超重力反应结晶法技术的特征是以强化气液传质过程为基本出发点。其核心在于碳化反应是在超重力离心反应器(旋转螺旋或填充床反应器)中进行,利用填充床高速旋转产生的几十到几百倍重力加速度,可获得超重力场环境。通过CO2和Ca(O H)2悬浊液在超重力专用设备中逆流接触,使 ? 5 ? 2007年第10期 化 学 教 育
重质碳酸钙粉对人有害处吗 重质碳酸钙是用机械方法（用雷蒙磨或其它高压磨）直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等就可以制得。由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为重质碳酸钙。重质碳酸钙粉是物理变化，天然石粉。由此可以看出其生产过程完全是物理变化，对人是无害的。 重质碳酸钙粉作为工业重要的无机非金属工业原料，被广泛应用于造纸、塑料、涂料、电线电缆等行业，由于产品本身附加值较低，不能像钛白粉，稀土等高大上的粉体备受媒体关注。同样作为工业原料，二者待遇千差万别。但碳酸钙粉体对整个工业的贡献，绝对不能忽视，它几乎无处不在，我们的电脑外壳，墙壁涂料，塑料家具，夸张点讲，我们被围在碳酸钙材料组成的空间中。 据上海欧米亚企业管理相关专家介绍：重质碳酸钙按平均粒径可分为5个粒度等级：微粒（>5微米），微粉（1到5微米），微细（0.1到1微米），超细（0.02到0.1微米）以及超微细（≤0.02微米）。纳米重质碳酸钙资料是指颗粒尺寸大小在1到100nm的超细粉末重质碳酸钙。 对于纳米重质碳酸钙只要控制纳米重质碳酸钙中铅、滑石粉、砷等对人和动物有害元素的含量，它对与人们的健康还是没有威胁的。纳米重质碳酸钙可以作为一种钙源增加剂用于保健品与饲料工业，具有质优价廉、易于吸收等个性，当今已经在奶粉等方面举行应用研究，潜力较大。 纳米滑石粉价格重质碳酸钙因其纯度高、白度好、粒滑石粉厂家度细，在日化产品中可以替代钛白粉作填料。在陶瓷行业里一般也主要用作填料。 市场研究表明重钙细粉用于人造石、人造地砖、天然橡胶、合成橡胶、涂料、塑料、复合新型钙塑料、电缆、造纸、牙膏、化妆品、玻璃、医药、油漆、油墨、电缆、电力绝缘、食品、纺织、饲料、粘结剂、密封剂、沥青、建材、油毡建筑用品、防火天花板和日用化工等产品中作填充料。 不仅可以降低各行业的产品成本，还可提高相关产品的作用和性能，起到增加产品的体积，是用途最为广范的无机填充母料之一。
广元大业能源发展有限公司 15万吨/年碳酸钙系列产品 （轻钙、纳米钙） 可行性研究报告北京恒科达技术咨询有限公司 法定代表人：刘祝增总工程师：沈锦祥 二○○八年八月． 目录 第一章总论…………………………………………………… 4 一、概述 (4) 二、可行性报告结论 (5) 三、建筑面积与工艺占地 (7) 第二章市场预测 (9) 一、国内市场 (9) 二、国外市场 (10) 12 三、市场价格现状与预测…………………………… 12 四、市场竞争力、产品销售预测…………………… 12 五、市场风险………………………………………… 第三章 12 生产技术方案………………………产品生产规
模、一、生产规模………………………………………… 13 生产工艺技术方案的选择……………………… 13 二、 三、生产工艺流程 (13) 15 主要化验设备投资………………………………四、第四章 17 原料辅助材料及燃料供应………………………… 17 一、原料供应………………………………………… 小的质量要求………二、生产工艺对原料、燃料、 17 20 ………………………………第五章建厂条件和工厂概 况 地貌……………………一、厂区地理位置、地形、20 二、气候条件 (20) 节能第六章………………………………………………… 22 一、 22 能耗指标………………………………………… 节能措施综………………………………………二、22 23 ……………………………………………环境保护第七章． 一、环境保护的意义 (23) 二、我国现执行的环境质量标准及排放标准 (23)
三、轻钙生产的主要污染源和排放点 (24) 四、主要污染物的类型及排放量 (24) 五、环境治理保护措施 (25) 六、环境绿化工作 (26) 七、环保治理费用 (26) 27 ………………………………第八章劳动保护与安全消 防 27 一、劳动保护与安全卫生国家标准………………… 27 二、本拟建项目生产过程中安全生产……………… 28 三、消防工作………………………………………… 29 ……………………………………………第九章经济 分析 29 一、产品性质………………………………………… …………29 二、工业轻质碳酸钙标准HG/T2226－2000 碳酸钙国家标准………………30 三、超微细（纳米）第 一期建设工程经济分析………………………30 Ａ、 Ｂ、第二期建设工程经济分析 (36) 第三期建设工程经济分析………………………42 Ｃ、 49 第十章第一期建设工程物料平衡计算…………………… 49 一、计算依据…………………………………………数据选择…………………………………………49 二、 /年产
纳米碳酸钙的制备及应用 侯亮 (西安文理学院化学与化工系，西安，710065) 摘要: 碳酸钙是化学实验室常见的一种无机试剂,也是一种常见的无机盐化工产品。近年来对于纳米碳酸钙的制备及应用已越来越受到关注。本文综述了工业上制备纳米碳酸钙的主要方法,介绍了纳米碳酸钙在工业上的应用。 关键词: 纳米碳酸钙制备应用 纳米碳酸钙是指粒径在0～100nm范围内的碳酸钙产品,它包括超细碳酸钙(粒径0.02～0.1um)和超微细碳酸钙(粒径小于或等于0.02um)两种碳酸钙产品[1]，它们是新型高档功能性填充材料。我国CaCO3 资源丰富，分布广泛，优质矿床遍及全国各地，CaCO3 作为一种优质填料和白色颜料广泛应用于橡胶、塑料、造纸等许多行业。 1 纳米碳酸钙的制备方法 1.1 物理法 物理法制备纳米CaCO3 是指从原材料到粒子的整个制备过程没有化学反应发生的制备方法,即对CaCO3 含量高的天然石灰石、白垩石等进行机械粉碎而得到纳米CaCO3 产品的方法。但是用粉碎机粉碎到1um 以下相当困难,只有采用特殊的方法和机械设备才有可能达到0.1um 以下。采用日本细川粉体工学研究所的纳米工业制造系统可以得到平均粒径为0.5—0.7um的微细CaCO3 。 1.2 复分解法 复分解法是指将水溶性钙盐[ 如CaCl2 与水溶性碳酸盐(如(NH4)2CO3 或Na2CO3 )] 在适宜条件下反应而制得纳米CaCO3 的方法。这种方法可通过控制反应物浓度及生成CaCO3 的过饱和度,并加入适当的添加剂,得到球形的、粒径极小、比表面积很大、溶解性很好的无定形CaCO3 。该法可制取纯度高、白度好的优良产品;但吸附在CaCO3 上的大量Cl-很难除尽,生产中使用的倾析法往往需要大量的时间和洗涤用水。