碳酸钙,重质碳酸钙与轻质碳酸钙(方解石)

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碳酸钙,重质碳酸钙与轻质碳酸钙(方解石)

碳酸钙(Calcium Carbonate) 是一种重要的、用途广泛的无机盐,化学式为caco3 , 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 。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 。

主要分类:

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) , 方解石粉的主要成分。通常是指直接用机械方法粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得的粉末。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。

轻质碳酸钙(Light Calcium Carbonate):又称沉淀碳酸钙( Precipitated Calcium Carbonate,简称PCC) [1] , 是用化学加工方法制得的,沉降体积(2.4-2.8mL/g)比用机械方法生产的重质碳酸钙沉降体积(1.1-1.9mL/g)大, 比表面积为5m2/g左右,因此被称为轻质碳酸钙,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。

理化性质:

碳酸钙的莫氏硬度方解石为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:沉降体积:1. 1~1. 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。

轻质碳酸钙:沉降体积(2.4-2.8mL/g),比表面积为5m2/g左右,轻质碳酸钙的形状根据碳酸钙晶粒形状的不同,可将轻质碳酸钙分为纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形碳酸钙,这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。

相关生产工艺:

重质碳酸钙:干法生产,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,先将干法细粉制成悬浮液置于磨机内进一步粉碎,经脱水、干燥后便制得超细重质碳酸钙。

轻质碳酸钙:化学方法,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。

颗粒形状:

重质碳酸钙:按其原始平均粒径(d一般为1~10μm)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,大小差

异较大,有一定的棱角,表面粗糙;b.粒径分布较宽;c. 粒径较大。

轻质碳酸钙:轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d) 分为:微粒碳酸钙(5μm)、微粉碳酸钙(1~5μm)、微细碳酸钙(0.1~1μm)、超细碳酸钙(0.02~0.1μm)、超微细碳酸钙(0.02μm)。

主要应用:

碳酸钙,通常用作填料,已广泛应用于造纸、塑料、塑料薄膜、化纤、橡胶、胶粘剂、密封剂、日用化工、化妆品、建材、涂料、油漆、油墨、油灰、封蜡、腻子、毡层包装、医药、食品(如口香糖、巧克力) 、饲料中,电缆等。

橡胶工业:最早量最大大填充剂之一,大量填充在橡胶之中,可以增加制品的容积,从而节约昂贵的天然橡胶达到降低成本的目的,碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性,撕裂强度,并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用,同时可以调整稠度。

塑料行业:起到一种骨架作用,对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用,能提高制品的硬度,还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高,由于碳酸钙白度在90%以上,还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。

碳酸钙在油漆行业中的用量较大,是不可缺少的骨架,在稠漆中用量为30%以上,酚醛磁漆4-7%里酚醛细花纹皱纹漆39%以上。

在水性涂料行业的应用,用途更为广泛,能使涂料不沉降,易分散,光泽好等特性,在水性涂料用量为20-60%。

另外,碳酸钙在造纸工业起重要作用能保证纸的强度,白度,成本较低。在电缆行业能起一定的绝缘作用

作用总结: 增加产品体积、降低成本,改善加工性能(如调节粘度、流变性能、硫化性能) ,提高尺寸稳定性,补强或半补强,提高印刷性能,提高物理性能(如耐热性、消光性、耐磨性、阻燃性、白度、光泽度) 等。