碳酸钙的使用与商业用途剖析.docx

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碳酸钙的使用与商业用途剖析

碳酸钙市场调研报告

甘肃省天水市秦州区关子镇藉源村大理岩矿采用平行断面法对全矿区大理岩矿资源量进行估算，共求得推断的333内蕴经济资源量123.73万m3，预测的334？

资源量35.5万m3。

全矿区333+334？

资源量为159.23万m3。

大理岩矿主要由碳酸钙组成,其经过粉碎、加工，等工序转变为无毒、无味、无刺激性的白色粉末。

它干燥不含结晶水，暴露于空气中无变化；几乎不溶于水，不溶于醇，遇稀醋酸、稀盐酸、稀硝酸发生暴沸并溶解；加热分解为氧化钙和二氧化碳。

碳酸钙既具有价格便宜、资源丰富、品位高等特点，又具有颜填料的一些性质，广泛用于涂料、油墨、腻子、塑料、塑料薄膜、化纤、胶黏剂、密封剂、日用化工、医药、橡胶、造纸、牙膏、化妆品、食品、纺织、建材、饲料等领域。

根据碳酸钙的生产工艺不同，可将其分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙四类。

一、碳酸钙基本知识

重质碳酸钙（GCC）：

用机械方法直接粉碎天然的石灰石、白垩、贝壳等，再经干燥、筛分制得。

重质碳酸钙（HeavyCalciumCarbonate），又称研磨碳酸钙（GroundCalciumCarbonate），简称GCC；美国亦称Kotamite，俗名：

重钙、单飞粉、双飞粉、三飞粉、四飞粉。

化学式为CaCO3，其结晶体主要有复三方偏三面晶类的分解石和斜方晶类的文石，在常温常压下，方解石是稳定型，文石是准稳定型，目前以方解石为主。

，重质碳酸钙的沉降体积为1.2～1.9mL/g，比表面积为1m2/g左右。

重质碳酸钙的颗粒大，表面光洁，比表面积小，因此吸油值较低，约为48mL/100g（14～22g/100g）。

颗粒形状不规则，而且颗粒有一定的棱角，表面粗糙，粒径分布较宽，平均粒径一般为1～10μm。

重质碳酸钙按其原始平均粒径（d）分为：

粗磨碳酸钙>3μm；细磨碳酸钙1～3μm；超细碳酸钙0.5～1μm。

重质碳酸钙熟化后形成的重质碳酸钙浆中，重质碳酸钙粒子形成氢氧化钙胶体结构，颗粒极细（粒径约为1μm），比表面积很大（达10～30m2/g），其表面吸附一层较厚的水膜，可吸附大量的水，因而有较强保持水分的能力，即保水性好。

将它掺入水泥砂浆中，配成混合砂浆，可显著提高砂浆的和易性。

重质碳酸钙依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化，由于空气中的二氧化碳含量低，且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透，也妨碍水分向外蒸发，因而硬化缓慢，硬化后的强度也不高，1：

3的重质碳酸钙砂浆28d的抗压强度只有0.2～0.5MPa。

在处于潮湿环境时，重质碳酸钙中的水分不蒸发，二氧化碳也无法渗入，硬化将停止；加上氢氧化钙易溶于水，已硬化的重质碳酸钙遇水还会溶解溃散。

因此，重质碳酸钙不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。

重质碳酸钙在硬化过程中，要蒸发掉大量的水分，引起体积显著收缩，易出现干缩裂缝。

所以，重质碳酸钙不宜单独使用，一般要掺人砂、纸筋、麻刀等材料，以减少收缩，增加抗拉强度，并能节约重质碳酸钙。

重质碳酸钙具有较强的碱性，在常温下，能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应，生成有水硬性的产物，产生胶结。

因此，重质碳酸钙还是建筑材料工业中重要的原材料。

 重质碳酸钙的质量要求：

重质碳酸钙中产生胶结性的成分是有效氧化钙和氧化镁，它们的含量是评价重质碳酸钙质量的主要指标。

重质碳酸钙中的有效氧化钙和氧化镁的含量可以直接测定，也可以通过氧化钙与氧化镁的总量和二氧化碳的含量反映。

除了有效氧化钙和氧化镁这一主要指标外，生重质碳酸钙还有未消化残渣含量的要求；生重质碳酸钙粉有细度的要求；消重质碳酸钙粉则还有体积安定性、细度和游离水含量的要求。

国家建材行业标准根据有关指标，将建筑生重质碳酸钙、建筑生重质碳酸钙粉和建筑消重质碳酸钙粉分为优等品、合格品和不合格品三个等级。

但在交通部门，JTJ034—2000《公路路面基层施工技术规范》仍按原国家标准（GB1594—79）将生重质碳酸钙和消重质碳酸钙划分为三个等级。

重质碳酸钙生产工艺有以下2种：

（1）干法：

首先手选从采石场运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等，除去脉石，然后用破碎机对石灰石进行粗破碎，再用雷蒙（摆式）磨粉机粉碎成细石灰石粉，最后用分散机对磨粉进行分级，将符合细度要求的粉末作为产品包装入库，否则返回再次磨粉。

（2）湿法：

先将干法细粉制成悬浮液置于磨机内进一步粉碎，经脱水，干燥后便制得超细重质碳酸钙。

轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙,PCC）：

将石灰石等富含碳酸钙的原料煅烧成生石灰，加水消化成石灰乳，再与二氧化碳气体进行碳化反应制得。

轻质碳酸钙（LightCalciumCarbonate），又称沉淀碳酸钙（PrecipitatedCalciumCarbonate），简称PCC。

理化性质：

化学式：

CaCO3；相对分子质量：

100.09；结晶型：

六方晶系；密度：

2.7g/cm3；折射率：

1.46～1.65；沉降体积：

2.4～2.8mL/g；比表面积：

5m2/g；吸油值：

60～90mL/100g（25～35g/100g）。

活性碳酸钙（胶质碳酸钙）：

将重质或轻质碳酸钙表面进行活化处理制得。

一般采用脂肪酸、或特殊脂肪酸处理，使碳酸钙表面活性改善，亲油性提高。

工业碳酸钙按平均粒径分5级：

微粒碳酸钙：

>5um

微粉碳酸钙：

1～5um

微细碳酸钙：

0.1～1um

超细碳酸钙：

20～100nm

超微细碳酸钙｛<20nm

通常把超细碳酸钙和超微细碳酸钙称为纳米级碳酸钙。

超细钙的生产方式

从国内主要科研单位了解的情况是：

目前，重钙达不到纳米级别。

目前，所有的超细钙都是轻钙。

我国超细钙的主要生产方式

间歇鼓泡碳化法

连续鼓泡碳化法

连续喷雾碳化法

超重力反应结晶法

二、碳酸钙主要应用范围

（一）土木工程：

1．重质碳酸钙乳和砂浆

用重质碳酸钙膏或消重质碳酸钙粉可配制重质碳酸钙砂浆或水泥重质碳酸钙混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。

2．重质碳酸钙稳定土

将消重质碳酸钙粉或生重质碳酸钙粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为重质碳酸钙稳定土。

它包括重质碳酸钙土、重质碳酸钙稳定砂砾土、重质碳酸钙碎石土等。

重质碳酸钙稳定土具有一定的强度和耐水性。

广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

3．硅酸盐制品

以重质碳酸钙（消重质碳酸钙粉或生重质碳酸钙粉）与硅质材料（砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等）为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。

因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。

干粉砂浆用重质碳酸钙（重钙粉）325目,白度要求:

95%,碳酸钙含量:

98%）碳酸钙在建筑行业中的混凝土中有重要作用.不仅可以降低生产成本,还可以增加产品的韧性和强度。

（二）橡胶工业：

碳酸钙是橡胶工业中应用最早、用量最大的填料。

橡胶用重质碳酸钙粉400目，白度：

93%，碳酸钙含量：

96%，碳酸钙是橡胶工业中使用量最大填充剂之一。

碳酸钙大量填充在橡胶之中，可增加其制品的容积，并节约昂贵的天然橡胶，从而大大降低成本。

碳酸钙填入橡胶中，能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度、撕裂强度和耐磨性。

主要作用：

增加产品体积、节约昂贵的天然橡胶和降低成本。

改进橡胶的加工性能。

添加了超细钙的橡胶产品其硫化胶拉长率、抗撕裂性能、压缩变形和耐屈挠性能，明显好于添加一般碳酸钙的产品。

用于丁氰、丁苯、丁基等原料中，可使硫化强度提高33-41％，屈绕度提高1-7倍。

超细钙具有良好的补强和增白作用,可制得透明和半透明的橡胶产品。

应用要求：

微米级碳酸钙在橡胶中可作为非功能型填料，400目,白度:

93%,碳酸钙:

96%。

超细活性碳酸钙（粒径范围在30～80nm），能在橡胶中均匀分散，具有较强的补强能力。

粒径小于20nm时，补强性能可与白炭黑比美。

可以和碳黑、白碳黑等功能性填料配合使用（这种超细活性钙日本称之为“白艳华”）。

（三）塑料工业：

塑料工业是我国超细钙行业最大的用户之一,也是应用技术较成熟的领域。

塑料母料、色母粒用重质碳酸钙粉（重钙粉）400目，要求高温加热后白度不变，碳酸钙含量：

99%,白度：

95%，碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用，还能提高制品的硬度，并提高制品的表面光泽和表面平整性。

由于碳酸钙白度在90以上，还可以取代昂贵的白色颜料。

主要作用增加塑料产品体积，降低成本；提高塑料产品的稳定性、硬度和刚度。

改进塑料的加工性能、提高其耐热性。

改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度和对缺口抗冲击强度的增韧效果。

　　广泛用在填充聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯晴丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等树脂之中。

添加碳酸钙（重钙粉）对提高改善塑料制品某些性能以扩大其应用范围有一定作用，在塑料加工中它们可以减少树脂收缩率，改善流变态，控制粘度。

还能起到以下作用：

1、重钙粉用于塑料中可以提高塑料制品尺寸的稳定性

　　碳酸钙（重钙粉）的添加，在塑料制品之中起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大作用。

2、重钙粉用于塑料中可以提高塑料制品的硬度和刚性

　　在塑料中，特别是软质聚氯乙烯中，硬度随碳酸钙配入量的逐渐增大，伸长率随硬度增加而降低。

粒子细，吸油值大的碳酸钙，硬度的增长率大。

反之，粒子粗吸油值小的碳酸钙，塑料的硬度增长率小。

在软质聚氯乙烯中，以重钙粉的硬度增长率为最小，沉淀碳酸钙（轻钙粉）则其次。

　　碳酸钙的塑料（树脂）内一般不能起增强作用，碳酸钙的粒子常常可以被树脂所浸润，所以碳酸钙添加的正常作用是使树脂刚性增大，弹性模量和硬度也增大。

随着添加量增加，搞张强度和极伸长率都下降。

不同碳酸钙，添加量不同，硬度也会不同。

3、重钙粉用于塑料中可以改善塑料加工性能

碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能。

碳酸钙粉体，在添加中往往数量比较大，这样就有助于它和其他组分的混合，也有助于塑料的加工成形。

碳酸钙的添加，特别是经过表面处理过的碳酸钙添加之后，重钙粉不但可以提高制品的硬度，还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。

碳酸钙的添加，可以减少塑料制品的收缩率、线膨胀系数、蠕变性能,为加工成形创造了条件。

4、重钙粉用于塑料中可以提高塑料制品的耐热性

在一般塑料制品中添加碳酸钙，耐热性能皆有提高例如：

在聚丙烯中，添加40%左右碳酸钙，耐热性提高200C左右。

在填充比≤20%时，耐热温度提高8～130C。

5、重钙粉用于塑料中可以改进塑料的散光性

在塑料制品中，有的制品要求增白而不透明，有的希望消光，碳酸钙的添加在这方面可以发挥一定作用。

白度在90以上的碳酸钙，在塑料制品中有明显的增白作用。

与钛白粉、立德粉配合，塑料制品的消光性有很大改进。

在钙塑纸张中，在低密度聚乙烯（LDPE）及高密度聚乙烯（HDPE）薄膜中，添加碳酸钙都可达到散光和消光的作用，使之适宜书写、印刷。

白度较好的碳酸钙还可以取代昂贵的白色颜料。

6、重钙粉用于塑料中可以可使制品具有某些特殊性能。

碳酸钙添加于电缆料中有一定的绝缘作用，碳酸钙的添加可以提高某些制品的电镀性能、印刷性能。

微细或超细的碳酸钙添加在聚氯乙烯（PVC）中，有一定的阻燃作用。

7、重钙粉用于塑料中可以降低塑料制品成本

普通的轻质碳酸钙、重质碳酸钙其价格都远远低于塑料价格，碳酸钙的添加会使塑料制品的成本降低。

固国外称碳酸钙为填充剂（Filler）或增量剂（Extender）。

在现阶段，添加碳酸钙以降低塑料的成本为主要目标。

随着碳酸钙表面性质的改善和形状、粒度的可控，碳酸钙将逐渐成为补强或赋予功能性为目的的功能性填充剂。

碳酸钙是PVC制品生产加工中最常用的填充剂，其使用目的大多是为使PVC制品增量，以达到降低生产