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輕質碳酸鈣的應用及其發展前景 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-03-24 10:43:27 瀏覽次數: |
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1 輕質碳酸鈣的理化性質
(中國粉體技術網/班建偉)輕質碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣(簡稱PCC)。它的化學式為CaCO3,它與所有的強酸發生反應,生成水和相應的鈣鹽(如氯化鈣CaCl2),同時放出二氧化碳。在常溫(25℃) 下,輕質碳酸鈣在水中的濃度積為8.7/1029 、溶解度為0.014;輕質碳酸鈣水溶液的pH 值為9.5-10.2;空氣飽和輕質碳酸鈣水溶液的pH值為8.0-8.6;輕質碳酸鈣無毒、無臭、無刺激性,通常為白色,相對密度為2.7-2.9,沉降體積2.5ml/g以上,比表面積為5m2/g左右。
輕質碳酸鈣的特點:1 、顆粒形狀規則,可視為單分散粉體;2、粒度分布較窄;3、粒徑小。輕質碳酸鈣的形狀根據碳酸鈣晶粒形狀的不同,可將輕質碳酸鈣分為紡錘形、立方形、針形、鏈形、球形、片形和四角柱形碳酸鈣,這些不同晶形的碳酸鈣可由控制反應條件制得。
輕質碳酸鈣按其原始平均粒徑(d) 分為:微粒碳酸鈣(5μm)、微粉碳酸鈣(1 -5μm)、微細碳酸鈣(0.1-lμm)、超細碳酸鈣(0.02-0.1μm )、超微細碳酸鈣(0. 02μm) 。輕質碳酸鈣顆粒微細、表面較粗糙,比表面積大, 因此吸油值較高,為6 0-90 ml/100g左右。在純堿水溶液中加人消石灰即可生成碳酸鈣沉淀,并同時得到燒堿水溶液, 最后碳酸鈣沉淀經脫水、干燥和粉碎便制得輕質碳酸鈣。
2 輕質碳酸鈣與重質碳酸鈣的區別
碳酸鈣產品分為重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣。重質碳酸鈣生產是采用白度和純度均較高的優質天然石灰石礦經機械研磨的物理方法加工而成。輕質碳酸鈣是通過石灰石的鍛燒、消化、碳化等一系列化學工藝過程生產的。輕質碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣是用化學加工方法制得的。由于它的沉降體積(2.4-2.8ml/g)比用機械方法生產的重質碳酸鈣沉降體積(1.1-1.9ml/g)大,因此被稱為輕質碳酸鈣。輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣的組成都是碳酸鈣, 都是涂料、塑料等工業的常用填料。一級品的含量為98 % ,二級品的含量為97 % 。
重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣的區別如下:
(1)最主要區別是用途不同。輕鈣用于填料,電焊條,有機合成等;重鈣用于生產無水氯化鈣、重鉻酸鈉、水泥等;
(2) 重質碳酸鈣就是天然碳酸鈣,由方解石經粉碎制得,價格便宜,在乳膠漆中使用和輕質碳酸鈣相比,容易沉降。輕質碳酸鈣,粒度比重質碳酸鈣小,吸油量比重質碳酸鈣大,價格比重質碳酸鈣高。他們都是乳膠漆中常用的填料,最好搭配使用;
(3) 重鈣是礦石天然粉碎制的,輕鈣是通過人工合成制的。在涂料中都有大的應用量;
(4) 重鈣穩定,但相對輕鈣易沉;
(5) 輕鈣在沉降方面好些,但吸油量大于重鈣,價格一般也較重鈣貴,盡管穩定性方面不如重鈣,但還是具備穩定性的,即使是外墻漆,其應用量也是很大的。
3 輕質碳酸鈣的應用
輕質碳酸鈣是化學工業生產中的一種基礎原料。輕質碳酸鈣廣泛應用于造紙油橡 、塑膠、塑膠薄膜、化纖、、膠粘劑、密封劑舊用化工、化妝品、建材、涂料、油墨、油灰、封蠟、膩子、氈層包裝、醫藥、食品(如口香糖、巧克力)、飼料中,其作用有增加產品體積、降低成本、改善加工性能(如調節粘度、流變性能、硫化性能)、提高尺寸穩定性、補強或半補強、提高印刷性能、提高物理性能(如耐熱性、消光性、耐磨性、阻燃性、白度、光澤度)等。用輕質碳酸鈣做填充劑制成的成品具有防水、絕緣、美觀輕便、堅固耐用、光滑凈高等獨特能和優質。并能夠陽氏生產成本,提高質量,增加效益。
3.1 輕質碳酸鈣在橡膠中的應用
輕質碳酸鈣是橡膠工業中使用最早量最大填充劑之一,輕質碳酸鈣大量填充在橡膠之中,可以增加制品的容積,從而節約昂貴的天然橡膠達到降低成本的目的,輕質碳酸鈣填入橡膠能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強度耐磨性、撕裂強度,并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補強作用, 同時可以調整稠度。
3.2 輕質碳酸鈣在油漆行業中的用途
輕質碳酸鈣在油漆行業中的用量較大,是不可缺少的骨架,在調和漆中用量為30 % 以上,酚醛磁漆用量為4% 一7% ,酚醛細花紋皺紋漆用量為39 % 以上。
3.3 輕質碳酸鈣在造紙工業中的應用
輕質碳酸鈣在造紙工業起重要作用能保證紙的強度、白度、成本較低。造紙工業是國內輕質碳酸鈣最具開發潛力的市場。造紙工業是以纖維為原料的化學加工工業,填料是僅次于纖維的重要原料。用輕質碳酸鈣作造紙填料,可提高紙制品的白度和蔽光性;其具有的高膨脹性,可使造紙廠減少紙漿的用量,大幅降低生產成本;粒度細小、均勻,對造紙機的磨損小,并使生產的紙制品更加均勻、平整、吸油值高,能提高彩色紙的顏料牢固性。如果將輕質碳酸鈣生產裝置建在造紙廠內或附近,輕質碳酸鈣較其他礦物填料更具價格優勢。
3.4 輕質碳酸鈣在水性涂料行業的應用
輕質碳酸鈣在水性涂料行業的用途更為廣泛,能使涂料不沉降、易分散、光澤好等特性,在水性涂料用量為20% 一60% 。
3.5 輕質碳酸鈣在塑料行業中的應用
輕質碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用,對塑料制品尺寸的穩定性有很大作用,能提高制品的硬度,還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般塑料制品中添加輕質碳酸鈣可以提高耐熱性,由于輕質碳酸鈣白度在90 % 以上,還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。 塑料工業的填充劑也是輕質碳酸鈣應用較早、用量較大的領域。輕質碳酸鈣應用在塑料中,可增加塑料體積、降低產品成本、提高塑料的尺寸穩定性、硬度和剛性,改善塑料的加工性能;還可提高耐熱性和改進塑料的散光性。
3.6 輕質碳酸鈣在醫藥及及食品行業中的應用
輕質碳酸鈣在藥品配方中用作中和劑助濾劑、緩沖劑和溶解劑以及填料和鈣源補充劑。在食品加工中作疏松劑、發酵劑和營養補充劑。
4 我國輕質碳酸鈣的發展前景
我國輕質碳酸鈣生產工藝已發展成熟,各生產企業在工藝指標控制等方面各有其特點,今后我國輕質碳酸鈣行業將朝著超細化、高純化的方向發展,產品的規格品種將呈多元化、專用化。輕質碳酸鈣是一種用途極為廣泛的無機填料,目前全國輕質碳酸鈣的生產量已經達到500萬噸/年,其中活性碳酸鈣約60萬噸,超細納米碳酸鈣約20萬噸。隨著國民經濟的快速發展,其需求量仍處上升趨勢,尤其是近幾年建筑業按國家要求將門窗塑鋼化,供排水管道的以塑代鋼,同時造紙行業堿性施膠技術的推廣及普及和外貿出口量的增加等,更擴大了輕質碳酸鈣的應用市場。從全國市場看, 輕質碳酸鈣仍處于供不應求的狀態,尤其是一些特殊優質材料所需要的專用型活性碳酸鈣、納米碳酸鈣的需求量更是日益增長。
分析表明,作為中國經濟最發達地區,以上海為中心的江浙沿海區域工業發達,特別是橡膠、塑料、油墨、造紙加工制造業水平較高,對輕質碳酸鈣的需求較大且質量要求高。上海及周邊市場主要需求超細碳酸鈣、超微細碳酸鈣、造紙專用輕質碳酸鈣等高附加值輕質碳酸鈣;浙江杭州、寧波, 江蘇蘇州、鎮江等地造紙工業發達;廣東沿海, 如深圳、東莞、塑料加工、玩具生產業發達,對輕質碳酸鈣需求較大,主要是普通碳酸鈣和活性碳酸鈣,對橡膠用超細碳酸鈣、油墨用超細碳酸鈣也有一定量的需求。
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