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【原創】全面了解不同形貌的輕質碳酸鈣


來源:中國粉體網   橙子

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

中國粉體網訊 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。有無定型和結晶型兩種形態。根據碳酸鈣生產方法的不同,將碳酸鈣分為重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣。


一.重質碳酸鈣vs輕質碳酸鈣


重質碳酸鈣

輕質碳酸鈣

用機械方法(用雷蒙磨或其它高壓磨)直接粉碎天然的方解石、石灰石、白堊、貝殼等就可以制得。

石灰石等原料煅燒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鈣沉淀,最后經脫水、,干燥和粉碎而制得。

白度較低

白度較高(國標90以上)

堆積密度為0.8~1.3g/cm3

堆積密度0.5~0.7g/cm3

不規則形態,無定型

結晶型,斜方晶系和六方晶系

粒徑大,最低為微米級

粒徑小,可為納米級

重鈣產品水分較低,同時也較為穩定,一般為0.2~0.3%。一些高檔重鈣產品甚至可達0.1%。

輕鈣產品水分一般為0.3~0.8%,且水分穩定性較差,有時會有一定的波動。


輕質碳酸鈣的結晶型


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.輕質碳酸鈣的制備


1.碳化法制備輕質碳酸鈣


傳統輕質CaCO3生產工藝工業中輕質碳酸鈣傳統生產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。碳化法制輕質碳酸鈣又可分為間歇鼓泡碳化法、多級鼓泡碳化法、連續噴霧碳化法和超重力碳化法。其大致生產工藝流程為:


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碳酸鈣:Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O


2.鋼渣生產輕質碳酸鈣


鋼渣醋酸法生產輕質碳酸鈣的工藝為:醋酸介質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: 


 醋酸介質提取鋼渣中: CaSiO3+2CH3COOH → Ca2++2CH3COO-+SiO2+H2

 

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.反應條件決定輕質碳酸鈣的形貌及用途


輕質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碳酸鈣。


不同形貌的輕質碳酸鈣用途


碳酸鈣是應用最廣泛的無機填料之一,輕質碳酸鈣由于其有更高的穩定性和粒度分布小且均勻等優點,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)紡錘形輕質碳酸鈣 


提高產率,提高造紙網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)立方形輕質碳酸鈣

 

在紙張中表現高白度和不透明度;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,是優良的白色補強填料。


(3)針狀輕質碳酸鈣 


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、橡膠和涂料等工業領域大量使用。


(4)球形輕質碳酸鈣


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。


(5)鏈形輕質碳酸鈣


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


(6)片狀輕質碳酸鈣  


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.我國輕質碳酸鈣的生產現狀及前景展望


雖然目前我國輕質碳酸鈣生產廠家眾多,但是生產工藝落后,品種單一,并且產品多為附加值較低的紡錘形輕質碳酸鈣。而附加值較高的其他形貌的輕質碳酸鈣產量少,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,我國高品質輕質碳酸鈣主要依賴進口,而隨著我國橡膠、涂料、塑料、油墨等主要行業的發展,對輕質碳酸鈣的需求量也越來越大,市場前景樂觀。同時,不同行業對輕質碳酸鈣的要求不同,我國輕質碳酸鈣的發展應該朝著更精細化、專業化和高檔化前進。







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