中國(guó)粉體網(wǎng)訊  碳酸鈣因加工方法、結(jié)晶條件不同所得產(chǎn)品的原始顆粒會(huì)形成不同的形狀，在應(yīng)用中也反映出不同的效用。碳酸鈣按形態(tài)分為無(wú)規(guī)則體、紡錘形、針形、球形、鏈鎖形、片形、偏三角形和菱形六面體形、無(wú)定形等形態(tài)。其中，球形碳酸鈣因其具有良好的分散性、耐磨性、平滑性和流動(dòng)性，越來(lái)越受到人們重視。

晶形導(dǎo)向技術(shù)

工業(yè)生產(chǎn)中可以通過(guò)工藝步驟的改進(jìn)優(yōu)化，晶形控制劑或表面活性劑的添加等方法來(lái)控制碳酸鈣的形貌、晶型和顆粒大小，制備各種超細(xì)、規(guī)整、高純的碳酸鈣。

工藝導(dǎo)向

工藝導(dǎo)向是指在碳酸鈣形成過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)碳化溫度、攪拌速度、CO₂氣體流速、通氣方式、液相濃度等條件，來(lái)控制碳酸鈣不同結(jié)晶階段的反應(yīng)速度，最終達(dá)到控制晶體大小與形貌的目的。此種導(dǎo)向技術(shù)得到的產(chǎn)品性能穩(wěn)定，但其技術(shù)復(fù)雜、要求高、設(shè)備投資大，目前，日本多采用此種工藝。

晶形控制劑導(dǎo)向

晶形控制劑導(dǎo)向是一種通過(guò)在晶體生長(zhǎng)過(guò)程加入能夠吸附在微晶晶面上的物質(zhì)或者是在晶體生成中起晶核與模板作用的物質(zhì)，來(lái)影響晶面生長(zhǎng)速率的工藝。另外，晶形控制劑對(duì)晶核有穩(wěn)定作用，可以決定晶核的多少，所以對(duì)碳酸鈣的形貌和大小都有一定作用。

球形碳酸鈣的制備

目前，球形碳酸鈣的制備方法主要有碳化法、復(fù)分解法、微乳液法和凝膠法等。

（1）Ca(OH)₂-H₂O-CO₂反應(yīng)系統(tǒng)——碳化法

Ca(OH)₂-H₂O-CO₂反應(yīng)系統(tǒng)以Ca(OH)₂水乳液作為鈣源，用CO₂碳化制得碳酸鈣。Ca(OH)₂一般由天然碳酸鈣鍛燒成生石灰，然后經(jīng)消化得到，碳酸鈣鍛燒的煙道氣經(jīng)凈化作為碳化反應(yīng)的CO₂來(lái)源。主要化學(xué)反應(yīng)如下:

申小清等用硅酸鈉為晶形控制添加劑，通過(guò)石灰乳碳化工藝制備了顆粒尺寸為40~50nm的球形超細(xì)CaCO₃粉體，添加劑最佳用量為0.7~1.5%；向蘭等采用間歇碳化法、管式布?xì)夥ê铣闪似骄�粒徑�?.1μm左右的超細(xì)球形CaCO₃，所用晶形控制劑為ZnCl₂和C₁₈H₂₉SO₃Na。

特點(diǎn)：球形碳酸鈣含量較低，多數(shù)仍然為方解石型碳酸鈣，且生成的碳酸鈣團(tuán)聚嚴(yán)重，粒徑分布不均勻；采用此種方法若能制備出一定粒徑的球形碳酸鈣，則進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)可以獲得較大的利潤(rùn)。

（2）Ca²⁺-H₂O-CO₃^2-反應(yīng)系統(tǒng)——復(fù)分解法

該系統(tǒng)是將含Ca²⁺的溶液與含CO₃^2-的溶液在一定條件下混合反應(yīng)來(lái)制備碳酸鈣。根據(jù)原料的不同又分為氯化鈣-碳酸鈣法、氯化鈣-蘇打法（蘇爾維法）、石灰-蘇打法等。它們的反應(yīng)方程式分別為：

特點(diǎn)：可以通過(guò)控制反應(yīng)溫度、溶質(zhì)濃度及溶劑種類(lèi)等反應(yīng)條件，制備出比表面積大、粒度較小的無(wú)定形球形超細(xì)碳酸鈣和分散均勻、形貌規(guī)整的方解石型微細(xì)碳酸鈣等產(chǎn)品，而且制備的產(chǎn)品有白度好、分散性好、純度高等優(yōu)點(diǎn)。但原料較貴，制備成本較高。

（3）Ca²⁺-R-CO₃^2-反應(yīng)系統(tǒng)——微乳液法和凝膠法

該反應(yīng)系統(tǒng)是通過(guò)有機(jī)介質(zhì)R來(lái)調(diào)節(jié)Ca²⁺和CO₃^2-的傳質(zhì)，從而達(dá)到控制晶體成核生長(zhǎng)的目的。根據(jù)有機(jī)介質(zhì)R種類(lèi)的不同可分為微乳液法和凝膠法兩類(lèi)。微乳液法采用的有機(jī)介質(zhì)一般為液體油，而凝膠法采用的是有機(jī)凝膠。這類(lèi)共聚物具有2個(gè)親水鏈段（耦合鏈段與促溶鏈段），能夠定向吸附于無(wú)機(jī)-水界面。

微乳法合成超細(xì)粒子示意圖

（4）其它方法

利用電石渣制備球形碳酸鈣

袁可等采用甘氨酸水溶液高效地將電石渣中的氫氧化鈣提取成為可溶性的甘氨酸鈣鹽，隨后在不添加晶形模版劑的情況下，通過(guò)對(duì)甘氨酸鈣溶液的碳化，簡(jiǎn)易地合成出了球形碳酸鈣。 經(jīng)分析測(cè)試, 產(chǎn)品純度和白度均達(dá)到96%以上, 符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

碳酸鈣制備的循環(huán)工藝流程圖

磷石膏固碳制備不同球形碳酸鈣

梁亞琴等用氯化銨溶液浸取磷石膏中的硫酸鈣，以溶解態(tài)硫酸鈣進(jìn)行固碳制備CaCO3，并通過(guò)控制不同的固碳條件制備出不同的球形CaCO3，與國(guó)內(nèi)外利用磷石膏制備CaCO3的方法相比較，該方法以廉價(jià)的氯化銨溶液為浸取劑提取硫酸鈣，使其與磷石膏中的雜質(zhì)得到分離；以溶解態(tài)硫酸鈣為鈣源制備出純度高、白度高的不同球形CaCO3。

球形碳酸鈣的應(yīng)用

球形碳酸鈣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堆積體積小、吸油值低，具有良好的平滑性、流動(dòng)性，遮蓋度高、對(duì)油墨吸收性強(qiáng)，主要用于造紙、涂料、潤(rùn)滑油、電子陶瓷等領(lǐng)域。

塑料橡膠行業(yè)

球形碳酸鈣有著較好的補(bǔ)強(qiáng)性能。這可能是由于納米團(tuán)聚體組成的球形碳酸鈣在高溫、高剪切力的作用下發(fā)生了解聚，顆粒在基體中能更好的分散，界面作用力增大，可承受的載荷增加所致。

涂料行業(yè)

用球形碳酸鈣可以部分或完全替代涂料中現(xiàn)有的重、輕鈣顏填料，具有較大的降低涂料成本的空間，特別是其細(xì)度所提升的遮蓋力和耐刷洗性能值得關(guān)注。

油墨行業(yè)

油墨專(zhuān)用碳酸鈣一般為進(jìn)行活化處理過(guò)的球形或立方狀超細(xì)碳酸鈣。具有穩(wěn)定性好、光澤度高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

造紙行業(yè)

球形碳酸鈣在紙張的白度、耐折性、松厚、抗張強(qiáng)度留著率等方面與紙張現(xiàn)所使用的輕鈣、重鈣差別不大,但在抗張強(qiáng)度方面降幅最小，只有施膠度偏低，有待進(jìn)一步的研究改善。球形碳酸鈣在紙張的印刷方面可能有很好表現(xiàn)。

電子陶瓷領(lǐng)域

可以作為功能填料應(yīng)用于電子陶瓷產(chǎn)品中，比如用于PTC熱敏電阻，MLCC片式電容器，半導(dǎo)體陶瓷電容，陶瓷基片等。

此外，球形碳酸鈣可以添加到潤(rùn)滑油中，起到納米軸承的作用，使其潤(rùn)滑性能大大提高，也可用于生物醫(yī)藥載體等領(lǐng)域。

參考資料：

袁可.球形碳酸鈣的生產(chǎn)新工藝及其應(yīng)用性能研究

彭玉嬌.碳化法制備球形碳酸鈣的研究

張枝.不同形貌輕質(zhì)碳酸鈣的制備及其工芝條件研究

梁亞琴等.磷石膏固碳制備不同球形碳酸鈣的實(shí)驗(yàn)研究

王向科等.不同形態(tài)納米碳酸鈣制備及應(yīng)用的研究進(jìn)展

葉穎等.W/O型微乳法制備超細(xì)球形碳酸鈣

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）

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