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碳酸鈣是一種無(wú)機(jī)化合物，化學(xué)式為CaCO?，是石灰石、大理石等的主要成分。碳酸鈣基本上不溶于水，溶于鹽酸。它是地球上常見(jiàn)物質(zhì)之一，存在于霰石、方解石、白堊、石灰?guī)r、大理石、石灰華等巖石內(nèi)，亦為某些動(dòng)物骨骼或外殼的主要成分。碳酸鈣也是重要的建筑材料，工業(yè)上用途甚廣。

物理性質(zhì)

碳酸鈣是白色微細(xì)結(jié)晶粉末，無(wú)味、無(wú)臭。有無(wú)定形和結(jié)晶兩種形態(tài)。結(jié)晶型中又可分為斜方晶系和六方晶系（無(wú)水碳酸鈣為無(wú)色斜方晶體，六水碳酸鈣為無(wú)色單斜晶體 [10] ），呈柱狀或菱形，密度為2.93g/cm3。熔點(diǎn)1339℃ （825-896.6℃ 時(shí)已分解 ），10.7MPa下熔點(diǎn)為1289℃。難溶于醇，溶于氯化銨溶液，幾乎不溶于水。

化學(xué)性質(zhì)

1. 碳酸鈣在825-896.6℃時(shí)分解為氧化鈣和二氧化碳。（工業(yè)制取CO?）：

2.碳酸鈣會(huì)和與稀酸（如稀醋酸、稀鹽酸、稀硝酸等）發(fā)生泡沸，并溶解。反應(yīng)同時(shí)放出二氧化碳，呈放熱反應(yīng)。例如：和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳（實(shí)驗(yàn)室制取CO?）：

3.混有CaCO3的水通入過(guò)量二氧化碳，會(huì)生成碳酸氫鈣溶液。碳酸鈣和碳酸溶液（雨水）反應(yīng)，生成碳酸氫鈣。往變渾濁的石灰水中通入CO2，沉淀消失。這些現(xiàn)象的原理是：

4.無(wú)水碳酸鈣加熱至1000K轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?/p>

重質(zhì)碳酸鈣GCC：是天然礦石經(jīng)機(jī)械粉磨加工得到的粉體產(chǎn)品，堆密度一般為0.8-1.3g/cm3，白度為89%-93%。按平均粒徑可分為：

• 粗磨碳酸鈣 >3μm
• 細(xì)磨碳酸鈣 1-3μm
• 超細(xì)碳酸鈣 0.5-1μm

輕質(zhì)碳酸鈣LCC：是化學(xué)反應(yīng)得到的沉淀碳酸鈣粉體產(chǎn)品，堆密度一般為0.5-0.7g/cm3，白度為92%-95%，按平均粒徑可分為：

• 微粒碳酸鈣 >5μm
• 微粉碳酸鈣 1-5μm
• 微細(xì)碳酸鈣 0.1-1μm
• 超細(xì)碳酸鈣 20-100nm
• 超微細(xì)碳酸鈣 <20nm

納米碳酸鈣：超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣和超微細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣合稱(chēng)為納米碳酸鈣（1-100nm）。

活性碳酸鈣：碳酸鈣經(jīng)表面改性得到活性碳酸鈣，與非活性鈣最顯著的區(qū)別是具有疏水性。

工業(yè)制法

1.輕質(zhì)碳酸鈣制法：

由石灰石生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣包括煅燒、消化、碳化、分理、干燥、粉碎等工序。原料石灰石中的碳酸鈣含量應(yīng)在96%以上，含鎂鹽1%左右，含鐵、鋁氧化物在0.5%以下。因此石灰石在使用前要挑選，并破碎至50～150mm。煤要求白煤，首先應(yīng)破碎至38～50mm的粒度。

石灰窯為立窯，連續(xù)操作。將煤與石灰石之比為1∶8～1∶11的比例混合好，從頂上加入窯中，于900～1100℃下煅燒。原料從窯頂連續(xù)加入，生成的氧化鈣從窯底不斷取出。分解反應(yīng)生成的二氧化碳經(jīng)除塵、洗滌、干燥、壓縮后送到碳化工序。氧化鈣加到化灰池中，用3～5倍的水進(jìn)行消化，消化溫度為90℃左右，時(shí)間1.5～2h。消化后的石灰乳濃度為10～18°Bé。經(jīng)過(guò)濾除去雜質(zhì)后放于生漿儲(chǔ)池，攪拌下送至碳化塔中，碳化塔為立式氣體鼓泡反應(yīng)器。將經(jīng)過(guò)精制的二氧化碳?xì)怏w壓縮后，從碳化塔底部引入，通過(guò)氣體分布器進(jìn)入塔內(nèi)，與石灰乳接觸發(fā)生碳化反應(yīng)。碳化溫度為60～70℃，碳化壓力為0.08MPa左右，碳化反應(yīng)時(shí)間與二氧化碳的濃度，流量及料液容積而不同。碳化終點(diǎn)可用pH值的測(cè)定決定，當(dāng)pH值為7左右時(shí)，即為終點(diǎn)。

碳化后的碳酸鈣漿料為熟漿，放于熟漿池中，然后用離心機(jī)脫水，脫水后的碳酸鈣含水在32%至42%之間，稱(chēng)為濕粉。將濕粉連續(xù)地輸入回轉(zhuǎn)干燥爐進(jìn)行干燥，干燥爐出料的物料含水低于0.3%。再經(jīng)冷卻、粉碎、過(guò)篩，即得成品。

2.活性碳酸鈣制法：生產(chǎn)原理與輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)原理基本相同。不同之處是碳化條件控制嚴(yán)格，以生成細(xì)微顆粒的碳酸鈣并加入1%～5%的硬脂酸、樹(shù)脂酸、木質(zhì)素或陽(yáng)離子表面活性劑等進(jìn)行表面處理，以調(diào)整粒子的凝聚狀態(tài)并阻止結(jié)晶粒子長(zhǎng)大。

以硬脂酸法為例介紹如下。

（1）膠的配制：取4.5kg36°Bé的氫氧化鈉，加入70℃熱水40kg，攪拌為溶液。將15kg硬脂酸和40kg水加熱溶解后，在攪拌下緩緩加入上述配制的堿液中，生成硬脂酸鈉。然后，再加入6kg太古油。將溶液調(diào)至中性，再加水至總重量為162kg。此膠量可供3t成品表面處理。

（2）施膠操作：在生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣的過(guò)程中，從石灰石煅燒到碳化的所有設(shè)備及操作均適用于活性碳酸鈣的生產(chǎn)。將碳化后所生成的碳酸鈣漿狀物放入熱漿池中，在攪拌下，緩緩加入上述配制好的硬脂酸鈉太古油膠液。每噸產(chǎn)品加膠量54kg，要求成品中含酯量為0.5%。加完膠后繼續(xù)攪拌一段時(shí)間，使物料充分混合。

（3）后處理：施膠后的碳酸鈣經(jīng)離心脫水后，置于干燥器內(nèi)，先經(jīng)自然或常溫通風(fēng)風(fēng)干，使含水量降至10%～15%，再于80℃下烘干，使含水量在0.5%以下。然后先過(guò)24目篩、再過(guò)100目篩，即得成品。

3.碳酸鈣晶須制法：預(yù)先在Ca(OH)2漿料加入1～2μm的針狀碳酸鈣晶須和磷酸類(lèi)化合物，再通入CO2氣體得到碳酸鈣晶須?；?qū)⒐I(yè)生石灰進(jìn)行消化后，在一定濃度的氯化鎂溶液中，再通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行氣液反應(yīng)，經(jīng)脫水、干燥得到碳酸鈣晶須。

4.超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣制法：通常采用石灰乳碳酸化法生產(chǎn)超細(xì)輕質(zhì)碳酸鈣。石灰石經(jīng)過(guò)煅燒分解為生石灰和二氧化碳。生石灰消化生成石灰乳。再向石灰乳中通入二氧化碳，進(jìn)行碳酸化反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣，向碳酸鈣漿液中加入表面處理劑，進(jìn)行粒子表面處理。然后，依次進(jìn)行過(guò)濾、干燥、粉碎和篩分等工藝過(guò)程得到產(chǎn)品。

5.重質(zhì)碳酸鈣制法：

（1）粉碎法：首先將含有CaCO3在90%以上的白石在旋轉(zhuǎn)式破碎機(jī)中進(jìn)行粗粉碎，使大塊巖石被破碎至能通過(guò)76mm的篩網(wǎng)。然后在錘式粉碎機(jī)，旋轉(zhuǎn)錘式磨、鼠籠式粉碎機(jī)或搗碎機(jī)、旋輥磨、硬磨機(jī)或輪碾機(jī)中進(jìn)行細(xì)粉碎，使CaCO3破碎到能通過(guò)100目的篩網(wǎng)。最后再經(jīng)附有粉碎收集器和真空管的雷蒙德真空磨或礫磨機(jī)進(jìn)行粉化。再經(jīng)空氣分離，即利用反作用旋轉(zhuǎn)或多葉導(dǎo)向板依靠離心分離作用除去過(guò)大尺寸的粒料。所得物料經(jīng)篩選分級(jí)即得成品。

（2）置換法：將一定濃度的氯化鈣溶液加入至一定濃度的碳酸鈉溶液中，進(jìn)行置換反應(yīng)，再經(jīng)沉淀、分離、干燥、粉碎、過(guò)篩而得。

6.超細(xì)碳酸鈣制法：

（1）研磨法：濕磨鈣的原料是重質(zhì)碳酸鈣或白度＞93°、含鈣量＞98%的方解石，經(jīng)配料、濕磨、壓濾、燒干、包裝得。

（2）沉淀法：石灰石經(jīng)高溫煅燒生成氧化鈣和二氧化碳，將石灰水消化得氫氧化鈣，石灰乳經(jīng)分級(jí)后與凈化的二氧化碳反應(yīng)，碳化結(jié)晶時(shí)加入結(jié)晶控制劑，以控制結(jié)晶型，或加入乳化劑和表面處理劑，使活性劑與剛生成的微細(xì)碳酸鈣顆粒表面均勻覆蓋，碳化結(jié)晶后再經(jīng)離心脫水、干燥、分級(jí)、包裝制得。

7.稱(chēng)取100g優(yōu)質(zhì)大理石粉末，慢慢溶解于600mL 12%的稀鹽酸中，得到CaCl2溶液，繼續(xù)往此溶液中加入5g大理石粉末，攪拌后靜置數(shù)小時(shí)后，再加入Ca(OH)2約30g至溶液呈堿性，放在水浴上加熱30min，有沉淀生成時(shí)，將沉淀過(guò)濾除掉，再次加熱濾液，一邊攪拌一邊加入176g碳酸銨，析出沉淀，繼續(xù)加熱至沉淀完全析出，自然冷卻，抽濾，用少量水洗滌數(shù)次后放置于200℃的干燥器中干燥。

8.將工業(yè)品碳酸鈉用蒸餾水溶解成密度為1.2g/cm3的溶液，靜置，過(guò)濾，以除去鈣、鎂雜質(zhì)，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，備用。將化學(xué)純氯化鈣用蒸餾水溶解成密度為1.15～1.18的溶液，邊攪拌邊緩慢加到上述碳酸鈉溶液中，保持碳酸鈉稍過(guò)量，進(jìn)行反應(yīng)，靜置、過(guò)濾、離心甩干。用蒸餾水洗滌至 Cl- 、SO42- 離子含量符合要求，離心甩干，于110℃烘至半干，敲碎，再烘至無(wú)水分。

9.將1份硝酸鈣 （分析純）用2份蒸餾水溶解，過(guò)濾，濾液備用，用4份蒸餾水溶解1份碳酸銨 （化學(xué)純） ，過(guò)濾，在攪拌下，慢慢加到已加熱到60℃的硝酸鈣水溶液中，當(dāng)反應(yīng)完成后，靜置，使沉淀完全，傾出溶液，抽濾，用蒸餾水慢慢地洗至NO3-離子含量經(jīng)檢驗(yàn)格，于110℃下干燥，得試劑碳酸鈣。若采用高純級(jí)的硝酸鈣和碳酸銨，采用電導(dǎo)水，可按此法，在電爐上或烘箱內(nèi)除去水分后，于220℃恒溫3～4h，即得光譜純碳酸鈣。

10.天然碳酸鈣主要采用粉碎法。將含碳酸鈣在90%以上的天然白石礦，經(jīng)粗碎、細(xì)碎、過(guò)篩而得。 [8]

實(shí)驗(yàn)室制取方法

可利用Ca(OH)?+Na2CO?=CaCO?+2NaOH制備。

應(yīng)用

碳酸鈣是重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于塑料、造紙、橡膠、建筑、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域，那么，不同行業(yè)都需要什么類(lèi)型的碳酸鈣呢？

1、PVC 墻紙：1250目活性重鈣

2、硅酮膠：超細(xì)重鈣（2800目左右）

3、煉鋼：很粗的石頭（5-10mm）

4、ABS料：填充母粒（600目以上，低端一點(diǎn)400目也可以，要看原料是廢料還是其他），也可以加輕鈣、重鈣、納米鈣

5、PP：填充母粒

6、壓延膜：（粉類(lèi)）2500目重鈣/1250目輕鈣，生產(chǎn)線上用比較粗的325-800目（顆粒）400-800目的填充母粒

7、PVC邊條：1250目重鈣

8、PVC皮革：重鈣

9、PU皮：輕鈣

10、塑料桶：PE填充母粒

11、膩?zhàn)臃郏?25目輕鈣（最次那種）/800目重鈣

12、洗衣粉：1250目輕鈣

13、地毯：活性輕鈣+活性重鈣（800目或者1250目）

14、橡膠廢水處理：熟石灰

15、文具行業(yè)：1500目輕鈣/2500重鈣

16、手術(shù)手套：2500目輕鈣

17、涂布紙：1500目輕鈣

18、牙膏級(jí)：325-600目重鈣

19、電纜線：2500目重鈣/納米鈣

20、輪胎：輕鈣（自行回去做表面處理）、滑石粉（1000-1250目）、白炭黑（主原料）

21、人造大理石：80-90目

22、涂料、白漆：1000目以上的輕鈣/重鈣，2500目以上輕鈣吸水性更好更快干，涂料納米鈣

23、復(fù)合肥：輕鈣/重鈣（可以一起加）

24、土壤調(diào)解酸堿度：碳酸鈣（提高堿性），生石灰（提高酸性）

25、樹(shù)脂：2500目輕鈣，1250目活性輕鈣，膠粘劑納米鈣

26、PVC管：1250目輕鈣/重鈣

27、PVC板：1250目活性輕鈣、更好的2200目，活化度80左右

28、灌封膠：1500目/2500目重鈣

29、橡膠鞋材、EVA鞋：800/1250/2500目重鈣

30、環(huán)氧樹(shù)脂：600-1250目重鈣（要求不高）、1250目活性輕鈣

31、造紙：400-1500目輕鈣/重鈣

32、玻璃、光伏玻璃：200目重鈣

33、乳膠漆：重鈣/輕鈣、少人用納米鈣，但也有用6602濕法處理納米鈣

34、PVC膠粒：1250/2500目重鈣，或者6603納米鈣

35、改性塑料（PP/PS）：1250/2500重鈣

36、超細(xì)纖維革（合成革）：1800目輕鈣，2500目重鈣

37、建筑材料：400目/1500目重鈣（白度不高）

38、發(fā)電廠脫硫用：氫氧化鈣

39、云石膠：活性重鈣

40、薄膜涂層：水磨碳酸鈣

41、橡膠粉：純輕鈣

42、噴涂（粉末涂料）：800目輕鈣

43、水性涂料：1500目/2500目重鈣，活性重鈣，水性納米鈣

44、色料：800目重鈣

45、生產(chǎn)堿性水（濾芯）：20/30目

46、粉筆：325目輕鈣，滑石粉

47、隔熱材料（建筑）：40-60目白晶砂，重鈣（耐高溫）

48、發(fā)泡：納米鈣

49、汽車(chē)底盤(pán)涂料：6601涂料納米鈣，6607玻璃膠專(zhuān)用納米鈣

50、爽滑劑（保持不粘）：325、400、600目重鈣

51、清洗機(jī)器：400目重鈣

52、彩膜：水磨鈣（分散性）

53、硅膠：納米鈣、輕鈣、白炭黑

54、牛津底鞋：白炭黑

55、汽車(chē)膜：活性碳酸鈣、納米鈣

56、橡膠制品：輕質(zhì)碳酸鈣

57、CPE：種植碳酸、輕質(zhì)碳酸鈣

58、鞋底：輕質(zhì)碳酸鈣

59、體育跑道顆粒：輕質(zhì)碳酸鈣 60、發(fā)泡保溫管NBR/PVC：輕質(zhì)碳酸鈣