【碳酸钙】碳酸钙那些事儿~_兴安南国金磊粉体厂

碳酸钙是一种无机化合物，CaCO?俗称：灰石、石灰石、石粉、大理石等。主要成分：方解石是一种化合物CaCO?，它是中性的，基本上不溶于水，溶于盐酸。它是地球上常见的物质，存在于猎石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石中，也是动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙是一种重要的建筑材料，在工业上应用广泛。

理化性质

碳酸钙的化学方法是CaCO3，稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸泡沸溶解。101.325在千帕下加热900℃分解为氧化钙和二氧化碳。在大气压下加热碳酸钙900℃会分解成生石灰和二氧化碳(工业制造)CO?）。碳酸钙会与稀盐酸发生反应，产生氯化钙、水和二氧化碳(实验室制造CO?）。

根据其晶体结构的不同，晶体碳酸钙可分为方解石碳酸钙、霞石（也称文石）碳酸钙和球霞石碳酸钙。方解石和霞石是天然碳酸钙，球霞石是人工碳酸钙。轻碳酸钙的晶体结构通常是方解石的晶体结构。重碳酸钙的晶体结构是其原料中碳酸钙的晶体结构。活性碳酸钙的晶体结构是轻碳酸钙或重碳酸钙的晶体结构。

方解石在常温常压下稳定，文石准稳定，球霞石不稳定。在高温常压下，文石仍然是碳酸钙的稳定变体，文石在450℃它可以转化为方解石，也可以不转化为方解石，但在高温高压下，下文石必须转化为方解石。球霹雳石在360~430℃一定会变成方解石。

方解石在常压下加热至898℃、文石加热到825℃，将其分解为氧化钙和二氧化碳；碳酸钙与所有强酸反应，产生水和相应的钙盐（如氯化钙）CaCl2），在常温下释放二氧化碳（25℃）水中碳酸钙的浓度为8.7×10-9，溶解度为0.0014，碳酸钙水溶液pH值为9.5～10.2，空气饱和碳酸钙水溶液pH值为8.0～8.6。碳酸钙无毒、无臭、无性，通常是白色，相对密度为2.7～2.9。方解石的莫氏硬度为3，文石为33.5~4。方解石有三组菱形面体完全解理，文石也有解理。轻质碳酸钙的晶体形状、粒度和表面对其性能和应用范围有很大的影响。

轻质碳酸钙与重质碳酸钙的理化性质因制备方法不同而略有不同：

1、沉降体积：轻质碳酸钙的沉降体积在2.5ml/g以上；重质碳酸钙沉降体积为1.2～1.9ml/g。

2、比表面积：重质碳酸钙的比表面积为1m2/g左右；轻质碳酸钙的比表面积为5m2/g左右。

3、吸油值:重质碳酸钙吸油值低，因为颗粒大，表面光滑，比表面积小。48ml/100g左右；轻质碳酸钙颗粒细，表面粗糙，比表面积大，吸油值高，60~90ml/100g左右。

决定碳酸钙粉末性能的因素有很多，包括结构、形状、粒度、白度、纯度等。具有特定性能的碳酸钙产品一般需要特定的工艺条件，包括原料选择、反应条件控制、晶体控制剂选择、沉淀过程控制等。

分解温度是指外压(通常是指)101325a）其次，当纯物质的凝结反应物分解气相产物的反应并达到平衡时，气相物质的总压力等于外压。

碳酸钙：897℃

碳酸氢钠：270℃

碳酸氢钙和碳酸氢镁均小于100摄氏度

分类方式

碳酸钙可根据生产方法、粉末粒径和微观排列进行分类。

1、按生产方法分类

碳酸钙可分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙和纳米碳酸钙。

2、按粉末粒径分类

根据碳酸钙粉的平均粒径，碳酸钙产品是一种粉末（d）碳酸钙可分为颗粒碳酸钙（d＞5μm）、微粉碳酸钙（1μm＜d＜5μm）、微细碳酸钙（0.1μm＜d≤1μm）、超细碳酸钙（0.02μm＜d≤0.1μm）超细碳酸钙（d≤0.02μm）。

3、按微排列分类

根据组成碳酸钙的原子和离子的排列是否有规律，可以将碳酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。

重质碳酸钙（GCC）

重质碳酸钙，俗称重钙。生产工艺主要是粉碎、超细粉碎、分级和表面改性。应用机械方法（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。性质：白色粉末。无臭、无味。露置空气中无变化，比重2.710。熔点1339℃。几乎不溶于水溶于含有铵盐或三氧化二铁的水中，不溶于酒精。稀醋酸、稀盐酸和稀硝酸被煮沸并溶解。加热分解为氧化钙(CaO)和二氧化碳(CO?)。

用途：根据粉碎细度的不同，工业分为单飞、双飞、三飞、四飞四种不同规格，分别用于各工业部门。

单飞粉：用于生产无水氯化钙(CaCl?)，是重铬酸钠生产的辅助原料。玻璃及水泥生产的主要原料。此外，还用于建筑材料和家禽饲料。

双飞粉：是生产无水氯化钙和玻璃的原料，橡胶和油漆的白色填料，以及建筑材料。

三飞粉：用作塑料、油漆腻子、油漆、胶合板和油漆的填料。

四飞粉：用作电线绝缘层填料、橡胶模压制品和沥青油毡填料。

制法及工艺流程

破碎法：系将含CaCO?90%以上的白石用雷蒙磨或其他高压磨碎、分级、分离而成。

重质碳酸钙粉的特点

a颗粒形状不规则，是多分散粉。

b 粒径分布较宽。

c 粒径大，平均粒径一般5-10μm。为了确定重质碳酸钙的平均粒径，需要测量粒径分布函数和粒沉降速度或比表面积等粉末现象函数。通过在电子显微镜照片上测量粒子投影的长度和宽度，计算几何平均粒径作为表观粒径，然后以中位粒径作为平均粒径。

d 活性碳酸钙的平均粒径为轻质碳酸钙或重质碳酸钙的平均粒径。

轻质碳酸钙（PCC）

又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，一般以石灰石为原料，煅烧、消化、碳化、分离、干燥、分级、包装等。它是由石灰石等制成的。原料煅烧产生石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，然后加水消化石灰产生石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后通过二氧化碳石灰乳产生碳酸钙沉淀，最后通过脱水、干燥和粉碎产生。或者用碳酸钠和氯化钙产生碳酸钙沉淀，然后脱水、干燥和粉碎。由于轻碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重碳酸钙沉降体积（1.1-1.9mL/g）大，所以叫轻质碳酸钙。

性质:白粉。无味，无臭。2.71。在825～896.6℃分解。熔点1339℃。有两种形式：固定形状和晶体形状。晶体可分为斜方晶和六方晶，呈柱状或菱形。不溶于水和醇。溶于酸，释放二氧化碳，呈放热反应。也溶于氯化铵溶液。稳定在空气中，具有轻微的吸湿能力。

用途：可用作橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨等行业的填料。广泛应用于有机合成、冶金、玻璃、石棉的生产。也可用作工业废水中的酸剂、胃和十二指肠溃疡病的制酸剂、酸中毒的解毒剂SO?废气中的SO?消除剂、乳牛饲料填料和油毡的防粘剂。也可作为牙粉、牙膏等化妆品的原料。

轻质碳酸钙粉的特点

a 颗粒形状规则可视为单分散粉末，但可视为纺锤、立方形、针、链、球、片、四角柱等多种形状。这些不同形状的碳酸钙可以通过控制反应条件来制造。

b 粒度分布狭窄。

c 粒径小，平均粒径一般为1-3μm。为了确定轻质碳酸钙的平均粒径，三轴粒径中的短轴粒径可以作为表示粒径，然后以中位粒径作为平均粒径。除说明外，平均粒径是指平均短轴粒径。

纳米碳酸钙

理化性质

纳米碳酸钙与树脂具有良好的亲和力，能有效提高或调节材料刚度、韧性和弯曲强度，提高塑料加工系统的流变性能，降低塑化温度，提高产品尺寸稳定性、耐热性和表面清洁度；在NR,BR,SBR在橡胶系统中，易于混合和练习，分散均匀，软化胶体，提高压力加工性能和模型流动性.橡胶制品具有表面光滑、伸长率高、抗张强度高、永久变形小、抗弯性好、抗撕裂强度高等特点。

制备方法

纳米碳酸钙的生产工艺主要运用炭化法，具体包括间歇碳化法、连续喷雾碳化法、超重力碳化法等。该方法在一定浓度的Ca(OH)2二氧化碳气体通过悬浮液碳化。Ca(OH)2悬浮液的温度和二氧化碳气体的流量控制碳酸钙晶体核的成核率；碳化至形成一定晶体核数后，由晶体核形成控制转化为晶体生长控制。此时，添加晶体调节剂来控制每个晶体表面的生长率，从而实现可控的外观；继续碳化至终点，添加分散剂来调节粒子表面电荷的均匀分散的立方形碳酸钙纳米颗粒；然后覆盖均匀分散的立方形纳米碳酸钙颗粒。获得的纳米活性碳酸钙颗粒为25~100nm可控立方形比表面大25m2/g，粒径分布 GSD为1.57，吸油值小于28g/100gCaCO3，而且没有团聚。产品性能优异，可作为高档橡胶、塑料和汽车底漆的功能填料。

纳米活性碳酸钙的工业制备方法也包括以下步骤:(1) Ca(OH)2含有悬浮液CO2碳化至5~40%的气体，加入晶体调节剂，继续碳化至pH为8.0～9.0，添加表面电荷和空间位阻调节器，继续碳化至pH为6～7.5，产生纳米级立方形碳酸钙；晶体调节剂是磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、单糖或多糖中的一种及其混合物，其添加量为浆料重量0.05～3.0%；磷酸盐、硫酸盐、氯化物、三乙醇胺、硫酸盐、氯化物、三乙醇胺和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；表面电荷和空间位阻调节剂的添加量为CaCO3重量的0.1～4.0%；(2)将一两种脂肪酸或水溶性钛酸酯偶联剂制成水溶液涂层剂；脂肪酸是 C12～C18脂肪酸；(3)将纳米碳酸钙浆加热至45~95℃，然后加入涂层剂。涂层剂的添加量以碳酸钙的重量计为基础0.5～3.5%，涂层处理时间为0.5～3.5小时，过滤干浆，即获得纳米活性碳酸钙。

胶体碳酸钙（活化碳酸钙）

又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙或白艳华，简称活钙，是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重钙碳酸钙进行表面改性而成。由于表面改性剂改性后的碳酸钙一般具有补强作用，即所谓的活性

性质：白色细腻，轻粉，颗粒表面吸附一层脂肪酸肥皂，使CaCO3具有胶体活化性能。1.99～2.01。

胶体碳酸钙不溶于水，酸分解，燃烧成焦黑色，释放二氧化碳，产生氧化钙。它比普通碳酸钙活性更大，具有增强作用。很容易分解在胶体中。

用途：橡胶填料，可使橡胶颜色明亮，伸长率大，抗张强度高，耐磨性好。也用作人造革、电线、聚氯乙烯、涂料、油墨、造纸等工业的填料。可使成品具有一定的抗张强度和光滑的外观。生产微孔橡胶时，可均匀发泡。

制法及工艺流程

碳化法：石灰石在高温下煅烧后，先用水消化，再经过筛分、碳化、表面处理、干燥粉碎，即胶体碳酸钙成品。

晶体碳酸钙

性质：纯白色，六方结晶粉。1.2～1.4毫升/克。溶于酸，几乎不溶于水。

用途：用于牙膏、医药等。也可用作保温材料和其他化学原料。

制法及工艺流程

氯化钙碳化法：将氢氧化钙与盐酸反应产生氯化钙。氯化钙用二氧化碳碳碳化，然后结晶、分离、洗涤、脱水、干燥、筛选。

Ca(OH)? 2HCl===CaCl? 2H?O

CaCl? 2NH?·H?O CO?==CaCO?↓ 2NH?Cl H?O

分布概况

碳酸钙是一种广泛使用的宝贵资源。石灰石是石灰石作为矿物原料的商品名称。石灰石广泛应用于人类文明史上，其在自然界中分布广泛，易于获得。石灰石作为一种重要的建筑材料，有着悠久的开采历史。在现代工业中，石灰石是制造水泥、石灰和电石的主要原料，是冶金工业中不可缺少的熔剂灰石。优质石灰石经过超细磨削后，广泛应用于造纸、橡胶、油漆、涂料、医药、化妆品、饲料、密封、粘结、抛光等产品的制造。据不完全统计，水泥生产消耗的石灰石与建筑石材、石灰生产和冶金熔剂的总比例为1∶3。随着科学技术的不断进步和纳米技术的发展，石灰石的应用领域将进一步拓宽。

中国是世界上石灰岩矿资源丰富的国家之一。除上海、香港、澳门外，还分布在各省、直辖市、自治区。据原国家建材局地质中心统计，全国石灰岩分布面积达到43.8万Km2(未包括和台湾省)约占国土面积的1/20，其中石灰岩资源可供水泥原料约占总资源的1/4~1/3。为了满足环境保护、生态平衡，防止水土流失，风景旅游等方面的需要，特别是随着我国小城镇建设规划的不断完善和落实，可供水泥石灰岩的开采量还将减少。

中国碳酸钙四大生产基地

全国已发现水泥石灰岩矿点七、八千处，其中已有探明储量的有1286处，其中大型矿床257处、中型481处、小型486处（矿石储量大于8000万吨为大型、4000～8000万吨为中型、小于4000万吨为小型)，共计保有矿石储量542亿吨，其中石灰岩储量504亿吨，占93%；大理岩储量38亿吨，占7%。保有储量广泛分布于除上海市以外29个省、直辖市、自治区，其中陕西省保有储量49亿吨，为全国之冠；其余依次为安徽省、广西自治区、四川(含重庆市)省，各保有储量34～30亿吨；山东、河北、河南、广东、辽宁、湖南、湖北7省各保有储量30～20亿吨；黑龙江、浙江、江苏、贵州、江西、云南、福建、山西、新疆、吉林、内蒙古、青海、甘肃13省各保有储量20～10亿吨；北京、宁夏、海南、、天津5省各保有储量5～2亿吨。

应用领域

1、食品工业中可作为添加剂使用

2、建筑业和造纸行业

3、200目以内:可用于各种饲料添加剂含钙量达 55.6 以上无有害成份。

4、250目至300目:用做塑料厂，橡胶厂，涂料厂，防水材料厂的原料及内外墙粉刷。白度在85度以上。

5、350目至400目:用于制造扣板，落水管道，化工。白度在 93 度以上。

6、400目至600目：可用于牙膏膏体，肥皂。白度在 94 度以上

7、800目：用于橡胶，塑料，电缆， pvc 白度在 94 度以上

8、1250目：pvc ， PE ，油漆，涂料级产品，造纸底涂，造纸面涂，白度在 95 度以上。具有高纯度、高白度、无毒、无臭、细油质低、硬度低。

9、碳酸钙可作补钙剂：吸收率可达39%，仅次于果酸钙可溶于胃酸，已成为剂型最多、应用最多的补钙剂。

发展趋势

在橡胶、造纸、塑料、涂料工业及复合材料领域中，根据填充的基质以及达到应用性能不同，对碳酸钙产品的要求越来越高。

在橡胶、造纸、塑料、涂料工业及复合材料领域中，根据填充的基质以及达到应用性能不同，对碳酸钙产品的要求越来越高。在我国，碳酸钙的发展存在如下几个发展趋势。

1、碳酸钙制备工艺的优化：目前，我国碳酸钙生产工艺陈旧，突破性技术较少，致使生产的碳酸钙产品性能差，品种单一，所以在我国有必要对现有的碳酸钙制备工艺进行优化。

2、碳酸钙粒子结构复杂化：目前已有纺锤形，立方形、针形、球形等以及非晶态的无定形碳酸钙等多个品种，碳酸钙的形状不同，性能也不同，它们的用途也就不同。通过研究各种添加剂对碳酸钙粒子结构和形貌的影响及影响机理，制备新型的碳酸钙产品，将会为碳酸钙拓展新应用的途径。

3、碳酸钙粒子的表面处理：普通碳酸钙作为填料与有机高聚物并用时存在的主要缺点是碳酸钙表面亲水疏油，在有机高聚物中分散性差。碳酸钙对有机高聚合物不能吸收，因而几乎没有补强性，碳酸钙粉末表面处理为CaCO3的应用注入了新的活力。

4、纳米碳酸钙粒子的解聚及分散：目前，纳米碳酸钙生产中得到的碳酸钙二次粒径远大于一次粒径，纳米粒子表面能大，具有较高的活性，极易吸附和团聚，稳定性较差，影响了其性能的发挥和应用，所以，解决纳米碳酸钙粒子的分散问题变得尤为重要。