全面了解不同形貌的轻质碳酸钙

[导读] 近年来，我国高品质轻质碳酸钙主要依赖进口，而随着我国橡胶、涂料、塑料、油墨等主要行业的发展，对轻质碳酸钙的需求量也越来越大，高品质碳酸钙的市场前景乐观

碳酸钙俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。白色固体状，无味、无臭。有无定型和结晶型两种形态。根据碳酸钙生产方法的不同，将碳酸钙分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。

一．重质碳酸钙vs轻质碳酸钙

轻质碳酸钙的结晶型

二．轻质碳酸钙的制备

1.碳化法制备轻质碳酸钙

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。碳化法制轻质碳酸钙又可分为间歇鼓泡碳化法、多级鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法和超重力碳化法。其大致生产工艺流程为：

主要化学反应为：

石灰石煅烧：CaCO₃→CaO+CO₂

石灰与水反应生成消石灰：CaO+H₂O→Ca(OH) ₂

CO₂与消石灰反应生成轻质碳酸钙：Ca(OH)₂+CO₂→CaCO₃+H₂O

2.钢渣生产轻质碳酸钙

钢渣醋酸法生产轻质碳酸钙的工艺为: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。主要化学反应如下:

醋酸介质提取钢渣中： CaSiO₃+2CH₃COOH → Ca₂++2CH₃COO^-+SiO₂+H₂O

利用氢氧化钠进行碱化： Ca(CH₃COO)₂+2NaOH → 2CH₃COONa+Ca(OH)₂   

碳化反应 ： Ca(OH)₂+CO₂ → CaCO₃+H₂O

三．反应条件决定轻质碳酸钙的形貌及用途

轻质碳酸钙的形貌有纺锤形、立方形、针形、链状、球形和片状等。这些不同形状的碳酸钙可通过控制反应条件制得。

（1）PH和反应温度对轻质碳酸钙粒子形貌有决定性影响。

（2）摩尔比和晶型控制剂影响球形轻质碳酸钙的形貌

T＜40℃，向氢氧化钙悬浮液中按每摩尔氢氧化钙加入0.8摩尔的过氧化氢，再用含二氧化碳的气体进行碳化反应，可以制得球形方解石碳酸钙粒子。用二氧化碳碳化石灰乳液时加入NH₂CH₂CH₂OH，可制得粒子尺寸分布均匀的球形轻质碳酸钙。

不同形貌的轻质碳酸钙用途

碳酸钙是应用最广泛的无机填料之一，轻质碳酸钙由于其有更高的稳定性和粒度分布小且均匀等优点，广泛应用于橡胶、涂料、塑料、造纸、牙膏、化妆品、油墨和胶黏剂等领域中。

（1）纺锤形轻质碳酸钙

提高产率，提高造纸网抗磨性能和湿部收率；类似于微纤维赋予纸张松厚性、书写性、不透明性、留着率、平滑度、可印刷性等优良性能。还可用于橡胶、塑料、涂料密封剂、压敏胶黏剂等。

（2）立方形轻质碳酸钙

在纸张中表现高白度和不透明度；塑料填料改善塑料制品的电性能、阻燃性能、耐冲击性能及加工特性；橡胶填料取代白炭黑，使制品表面光艳、伸长度大、抗张力强、耐弯曲、抗龟裂性能好，是优良的白色补强填料。

（3）针状轻质碳酸钙

热感应纸，具有噪声小，无需油墨显影液，且提高了白度、不透明性、平滑性。针状碳酸钙白度高、生产成本低、强度高、填充性能好，有望取代玻璃、石棉等纤维材料和昂贵的钛酸钾、碳化钛等晶须材料，在造纸、塑料、橡胶和涂料等工业领域大量使用。

（4）球形轻质碳酸钙

造纸：良好的不透明度和对油墨的吸收性能。球形碳酸钙可添加到润滑油中，使其润滑性能大提高。亦可用于牙膏、化妆品和电子陶瓷的生产。

（5）链形轻质碳酸钙

纳米级链形轻质碳酸钙活性高，分散性好，补强作用明显。常用作白色橡胶补强剂。或与其他填料混合使用，达到补强、填充等功能。

（6）片状轻质碳酸钙   

具有良好的光学性能及印刷性能，由此制成的纸品具有较高的白度、亮度及遮光性能。用于铜版纸涂布颜料时，有良好的流动性和分散性，表现出比普通纺锤体碳酸钙更好的光泽度和平滑度，因而可以代替或部分代替愈来愈短缺的片状高岭土。

四．我国轻质碳酸钙的生产现状及前景展望

虽然目前我国轻质碳酸钙生产厂家众多，但是生产工艺落后，品种单一，并且产品多为附加值较低的纺锤形轻质碳酸钙。而附加值较高的其他形貌的轻质碳酸钙产量少，和日本等国家还有很大差距。虽然在国家大力提倡绿色环保的前提下，重钙的研究更受人们重视。但是由于技术和设备的落后，生产更精细化的重钙来代替轻钙还需要一定时间。

近年来，我国高品质轻质碳酸钙主要依赖进口，而随着我国橡胶、涂料、塑料、油墨等主要行业的发展，对轻质碳酸钙的需求量也越来越大，市场前景乐观。同时，不同行业对轻质碳酸钙的要求不同，我国轻质碳酸钙的发展应该朝着更精细化、专业化和高档化前进。