全面了解不同形貌的輕質(zhì)碳酸鈣

[導讀] 近年來，我國高品質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣主要依賴進口，而隨著我國橡膠、涂料、塑料、油墨等主要行業(yè)的發(fā)展，對輕質(zhì)碳酸鈣的需求量也越來越大，高品質(zhì)碳酸鈣的市場前景樂觀

碳酸鈣俗稱：灰石、石灰石、石粉、大理石等。白色固體狀，無味、無臭。有無定型和結(jié)晶型兩種形態(tài)。根據(jù)碳酸鈣生產(chǎn)方法的不同，將碳酸鈣分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。

一．重質(zhì)碳酸鈣vs輕質(zhì)碳酸鈣

輕質(zhì)碳酸鈣的結(jié)晶型

二．輕質(zhì)碳酸鈣的制備

1.碳化法制備輕質(zhì)碳酸鈣

傳統(tǒng)輕質(zhì)CaCO₃生產(chǎn)工藝工業(yè)中輕質(zhì)碳酸鈣傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是以石灰石為原料，石灰石在超過900℃煅燒，生成生石灰并釋放出CO₂。碳化法制輕質(zhì)碳酸鈣又可分為間歇鼓泡碳化法、多級鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧碳化法和超重力碳化法。其大致生產(chǎn)工藝流程為：

主要化學反應為：

石灰石煅燒：CaCO₃→CaO+CO₂

石灰與水反應生成消石灰：CaO+H₂O→Ca(OH) ₂

CO₂與消石灰反應生成輕質(zhì)碳酸鈣：Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O

2.鋼渣生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣

鋼渣醋酸法生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的工藝為:醋酸介質(zhì)將鈣離子從鋼渣中提取出來、硅的去除、CO2的溶解與碳酸化反應、純凈碳酸鈣沉淀生成及過濾分離4個過程。主要化學反應如下:

醋酸介質(zhì)提取鋼渣中： CaSiO₃+2CH₃COOH → Ca₂++2CH₃COO^-+SiO₂+H₂O

利用氫氧化鈉進行堿化： Ca(CH₃COO)₂+2NaOH → 2CH₃COONa+Ca(OH)₂   

碳化反應 ： Ca(OH)₂+CO₂ → CaCO₃+H₂O

三．反應條件決定輕質(zhì)碳酸鈣的形貌及用途

輕質(zhì)碳酸鈣的形貌有紡錘形、立方形、針形、鏈狀、球形和片狀等。這些不同形狀的碳酸鈣可通過控制反應條件制得。

（1）PH和反應溫度對輕質(zhì)碳酸鈣粒子形貌有決定性影響。

（2）摩爾比和晶型控制劑影響球形輕質(zhì)碳酸鈣的形貌

T＜40℃，向氫氧化鈣懸浮液中按每摩爾氫氧化鈣加入0.8摩爾的過氧化氫，再用含二氧化碳的氣體進行碳化反應，可以制得球形方解石碳酸鈣粒子。用二氧化碳碳化石灰乳液時加入NH₂CH₂CH₂OH，可制得粒子尺寸分布均勻的球形輕質(zhì)碳酸鈣。

不同形貌的輕質(zhì)碳酸鈣用途

碳酸鈣是應用最廣泛的無機填料之一，輕質(zhì)碳酸鈣由于其有更高的穩(wěn)定性和粒度分布小且均勻等優(yōu)點，廣泛應用于橡膠、涂料、塑料、造紙、牙膏、化妝品、油墨和膠黏劑等領域中。

（1）紡錘形輕質(zhì)碳酸鈣

提高產(chǎn)率，提高造紙網(wǎng)抗磨性能和濕部收率；類似于微纖維賦予紙張松厚性、書寫性、不透明性、留著率、平滑度、可印刷性等優(yōu)良性能。還可用于橡膠、塑料、涂料密封劑、壓敏膠黏劑等。

（2）立方形輕質(zhì)碳酸鈣

在紙張中表現(xiàn)高白度和不透明度；塑料填料改善塑料制品的電性能、阻燃性能、耐沖擊性能及加工特性；橡膠填料取代白炭黑，使制品表面光艷、伸長度大、抗張力強、耐彎曲、抗龜裂性能好，是優(yōu)良的白色補強填料。

（3）針狀輕質(zhì)碳酸鈣

熱感應紙，具有噪聲小，無需油墨顯影液，且提高了白度、不透明性、平滑性。針狀碳酸鈣白度高、生產(chǎn)成本低、強度高、填充性能好，有望取代玻璃、石棉等纖維材料和昂貴的鈦酸鉀、碳化鈦等晶須材料，在造紙、塑料、橡膠和涂料等工業(yè)領域大量使用。

（4）球形輕質(zhì)碳酸鈣

造紙：良好的不透明度和對油墨的吸收性能。球形碳酸鈣可添加到潤滑油中，使其潤滑性能大提高。亦可用于牙膏、化妝品和電子陶瓷的生產(chǎn)。

（5）鏈形輕質(zhì)碳酸鈣

納米級鏈形輕質(zhì)碳酸鈣活性高，分散性好，補強作用明顯。常用作白色橡膠補強劑?；蚺c其他填料混合使用，達到補強、填充等功能。

（6）片狀輕質(zhì)碳酸鈣   

具有良好的光學性能及印刷性能，由此制成的紙品具有較高的白度、亮度及遮光性能。用于銅版紙涂布顏料時，有良好的流動性和分散性，表現(xiàn)出比普通紡錘體碳酸鈣更好的光澤度和平滑度，因而可以代替或部分代替愈來愈短缺的片狀高嶺土。

四．我國輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)現(xiàn)狀及前景展望

雖然目前我國輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)廠家眾多，但是生產(chǎn)工藝落后，品種單一，并且產(chǎn)品多為附加值較低的紡錘形輕質(zhì)碳酸鈣。而附加值較高的其他形貌的輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)量少，和日本等國家還有很大差距。雖然在國家大力提倡綠色環(huán)保的前提下，重鈣的研究更受人們重視。但是由于技術和設備的落后，生產(chǎn)更精細化的重鈣來代替輕鈣還需要一定時間。

近年來，我國高品質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣主要依賴進口，而隨著我國橡膠、涂料、塑料、油墨等主要行業(yè)的發(fā)展，對輕質(zhì)碳酸鈣的需求量也越來越大，市場前景樂觀。同時，不同行業(yè)對輕質(zhì)碳酸鈣的要求不同，我國輕質(zhì)碳酸鈣的發(fā)展應該朝著更精細化、專業(yè)化和高檔化前進。