中國粉體網訊 碳酸鈣（CaCO3）作為一種重要的無機非金屬材料，因其來源廣泛、價格低廉、無毒無害、化學性質穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應用于塑料、造紙、涂料、橡膠、建材等傳統(tǒng)工業(yè)領域。
然而，普通碳酸鈣存在分散性差、與有機高分子材料相容性弱、自身功能單一等缺點，限制了其在高附加值領域的應用。碳酸鈣經過表面改性、粒度與形貌控制、功能化復合等技術深加工后，其性能和價值得到顯著提升，并成功拓展了其創(chuàng)新應用邊界。
1、納米碳酸鈣生產工藝
納米碳酸鈣制備方法主要分為物理法和化學法，重質納米碳酸鈣采用機械粉碎法制備；輕質或沉淀納米碳酸鈣采用化學法制備，化學法主要分為沉淀法、碳化法、乳液法、溶膠-凝膠法等，產品的晶型可控。
目前，碳化法是工業(yè)生產納米碳酸鈣的主要方法，其原料來源廣泛，主要為碳酸鈣含量較高的石灰石，原料經煅燒、消化、碳化、改性、分散、干燥、包裝等步驟后得到最終產品。
碳化法制備納米碳酸鈣的最關鍵步驟為碳化反應，按Ca（OH）2漿液和CO2接觸方式的不同，碳化法分為間歇碳化法、多級噴霧碳化法、超重力碳化法等工藝。
在不同的碳化工藝中，核心都是關于工藝條件的控制。碳化過程中，CaCO3形貌和尺寸受多種因素如起始Ca(OH)2濃度、碳化起始溫度、CO2分壓、總氣體流量共同影響.這些條件本質上是通過改變溶液過飽和度和氣液傳質特性影響CaCO3的成核和結晶生長過程。
2、重質碳酸鈣生產工藝
重質碳酸鈣的生產技術主要涉及選礦、礦石破碎、磨粉和超細粉碎或超細磨粉以及表面改性等。目前市場上重質碳酸鈣制備工藝主要有4種，分別為雷蒙磨工藝、環(huán)輥磨工藝、球磨工藝和超細立磨工藝，各工藝特點分別如下：
（1）雷蒙磨工藝
雷蒙磨主要生產325目以下的產品，其工作原理是借助懸掛在中心軸上的懸輥，在電機帶動下高速旋轉時產生擠壓和研磨作用，研磨區(qū)物料在低速狀態(tài)下發(fā)生擠壓、摩擦和剪切粉碎以及間斷沖擊粉碎。雷蒙磨在投資及能耗方面優(yōu)勢很大，但是其碾壓粉碎原理決定了雷蒙磨產生的微粉量相對較少，其生產能力偏小。
（2）環(huán)輥磨工藝
環(huán)輥磨是將物料送入磨輪和磨圈之間的間隙，經過磨輪和磨圈的沖擊，擠壓和研磨，物料被磨成粉末。相比于雷蒙磨，環(huán)輥磨在磨輥結構上有較大改進，粉磨效率高且成品粒度好。憑借其節(jié)電和投資低廉的特性，環(huán)輥磨工藝在重鈣行業(yè)得到迅速推廣使用，但其臺時產量偏小，在大規(guī)模應用上受一定的制約。
（3）球磨工藝
球磨機通過旋轉的球體對物料進行研磨，物料與研磨介質在球磨機的回轉過程中相互沖擊和研磨，其細粉產量高，單機產能大�？梢陨a600~6500目的重鈣產品，單機生產能力很大，但存在過研磨現象，能耗稍高的問題。
（4）超細立磨工藝
立磨粉磨機理上也屬于碾壓粉碎。超細立磨，原料經喂料裝置送入磨盤后，由減速機帶動磨盤轉動產生離心力，原料向磨盤邊緣運動并通過磨輥下部及磨盤襯板上部之間的碾磨區(qū)被碾磨，3個磨輥均有液壓系統(tǒng)控制的加壓裝置向下施加恒定的研磨壓力，使原料在磨輥和磨盤之間進行研磨。液壓控制使得磨輥對物料的碾壓力增大，粉碎效率遠好于雷蒙磨。
3、碳酸鈣表面改性工藝
表面改性是碳酸鈣最主要的深加工技術之一，近10年來，表面改性產品的需求量以每年10-15%左右的速度增長。
主流碳酸鈣的表面改性主要采用有機包覆和復合改性方法。有機包覆改性是以有機物，如硬脂酸及其鹽、鋁酸酯偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、水溶性高分子等為表面包覆/改性劑，對碳酸鈣粉體進行包覆使之改性的方法。目前，干法改性是碳酸鈣的主流工藝。
干法改性工藝是粉體在干的狀態(tài)下或干燥后在表面改性設備中進行分散，同時加入配置好的表面改性劑，在一定溫度下進行表面改性的工藝。
4、碳酸鈣創(chuàng)新應用
目前重質碳酸鈣中超細重鈣、改性重鈣、高純重鈣、復合碳酸鈣是潛力較大的高附加值產品，輕質碳酸鈣中，改性納米鈣、球形碳酸鈣、多孔碳酸鈣、碳酸鈣晶須、復合碳酸鈣等也是潛力較大的高附加產品。在具體應用中，塑料、造紙、涂料、橡膠、膠粘劑、醫(yī)藥、食品、飼料等均有高附加值產品涌現。此外，在新能源材料、電子信息材料、環(huán)境功能材料、磁性響應材料等領域，碳酸鈣也逐漸展現出安全、綠色、低成本、純度高、性質穩(wěn)定、普適性高等優(yōu)勢。
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專家介紹
崔愛莉，教授，清華大學化學系，研究方向為金紅石鈦白粉后處理工藝和理論研究；脫硝催化納米二氧化鈦的研制。曾承擔過國家973、863、國家自然科學基金項目、國際、國內企業(yè)合作項目十余項，發(fā)表SCI收錄論文一百多篇，專利十余項。兼任中國鈦白粉行業(yè)協(xié)會專家委員會特聘專家；中國化工學會硫磷鈦資源化工專業(yè)委員會委員。
參考來源：
張哲軒：納米碳酸鈣———生產、改性和應用，北京交通大學
楊龍崗：超細重質碳酸鈣的制備技術，唐山冀東裝備工程股份有限公司
鄭水林：重質碳酸鈣生產技術現狀與趨勢，中國礦業(yè)大學（北京）
(中國粉體網編輯整理/昧光)
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