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全面了解不同形貌的轻质碳酸钙


来源:中国粉体网   橙子

[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。

中国粉体网讯 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


重质碳酸钙

轻质碳酸钙

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。

石灰石等原料煅烧生成石灰和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳,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。

白度较低

白度较高(国标90以上)

堆积密度为0.8~1.3g/cm3

堆积密度0.5~0.7g/cm3

不规则形态,无定型

结晶型,斜方晶系和六方晶系

粒径大,最低为微米级

粒径小,可为纳米级

重钙产品水分较低,同时也较为稳定,一般为0.2~0.3%。一些高档重钙产品甚至可达0.1%。

轻钙产品水分一般为0.3~0.8%,且水分稳定性较差,有时会有一定的波动。


轻质碳酸钙的结晶型


晶型

方解石

文石型

球霰石

晶系

六方晶系

六方晶系

斜方晶系


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+CO2CaCO3+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+H2

 

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。







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