導讀：在桂林舉辦的2014中國非金屬礦科技與市場交流大會上，中國非金屬礦工業協會副理事長、中國礦業大學（北京）鄭水林教授做了題為《重質碳酸鈣生產技術現狀及發展趨勢》的專題報告，本文由鄭教授的報告整理而成，轉載請注明出處。
重質碳酸鈣GCC（Grinding Calcite Carbonate）是以方解石、白堊、大理石等礦石為原料采用機械粉碎方法生產的碳酸鈣粉體。
按粒度分為細粉（D97>10μm）和超細粉（D97<10μm）；按是否表面改性分為重質碳酸鈣（簡稱重鈣）和活性重質碳酸鈣（簡稱活性重鈣）；活性重質碳酸鈣還可細分為活性重鈣粉和超細活性重鈣粉。目前的分類方法并不統一，沒有相應的分類標準。
一、重質碳酸鈣的應用：
重質碳酸鈣作為通常用作填料，廣泛用于人造地磚、橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、建筑用品、食品、醫藥、紡織、飼料、牙膏等日用化工行業，作填充劑起到增加產品的體積，降低生產成本。用于橡膠中，可增加橡膠的體積，改善橡膠的加工性，起半補強或補強作用，并可調節橡膠的硬度。
重質碳酸鈣和輕質碳酸鈣的性能比較：
| |
重質碳酸鈣GCC |
輕質碳酸鈣PCC |
| 堆積密度（g/cm3） |
大 |
小 |
| 沉降體積（ml/g） |
小 |
大 |
| 比表面積（m2/g） |
小 |
大 |
| 吸油值（ml/g） |
小 |
大 |
| 純度 |
低 |
高 |
| 水溶液PH |
9-10 |
8-9 |
重鈣和輕鈣應用的特點與優勢：
GCC: 相同填充量下填充材料的體積小、密度大；比表面積和吸油值小，與樹脂混合較容易；不同原料的雜志種類和含量不同，制品的色澤不穩定。
PCC: 可根據不用的要求調控顆粒晶型，適用性好；沉降體積大、堆積密度小；同樣填充量下可增加制品的體積；雜志較少，制品色澤均勻；原級粒度小。同樣填充量下填充材料的力學性能較好；但由于比表面積和吸油值大，與樹脂混合時阻力較大。
主要技術指標及對用途及應用性能的影響：
化學成分（CaCO3含量、鹽酸不溶物、鐵、猛、重金屬等）：影響產品白度、磨耗值、填充材料色澤、化學穩定性、抗菌性等；
細度及粒度分布：影響產品的白度、亮度或光澤、磨耗值、堆積密度、填充材料力學性能（強度、斷裂伸長率、模量）及成本等；
沉降體積或堆積密度：影響填充材料的密度
白度：影響制品的色澤和亮度
吸油值：影響碳酸鈣在填充材料或制品中的分散性和填充樹脂體系的加工性能（混合的難以程度）；對于涂料和油墨影響其分散穩定性或沉降性能
水分含量：影響制品的表觀性能，過高的水分含量不僅影響表面改性的效果，還可能使制品表面起泡。
表面活性或活化度：影響碳酸鈣在制品中的分散性及與基料的作用，進而影響填充材料的力學性能、耐老化性能以及表觀性能等。
比表面積：影響材料的吸油值和填充樹脂體系的加工性能；對于涂料和油墨影響其沉降性能。
pH:影響碳酸鈣的酸堿性，進而影響制品的化學穩定性
晶形：影響產品的光學性能（遮蓋力、透明性等）及填充材料的力學性能。如，片狀遮蓋力強；針狀抗拉伸強度彎曲強度高；立方體抗沖擊性能較好；紡錘狀透明性較好。
二、重質碳酸鈣生產技術現狀
2.1 選礦：
我國方解石資源非常豐富，CaCO3含量大于97%的優質方解石資源儲量豐富。目前重質碳酸鈣生產過程中一般不進行機械選礦，只進行簡單的洗礦和人工揀選。
2.2 細磨與超細磨
目前，500目一下的產品采用干法生產，主要設備有雷蒙磨（懸輥磨或擺式磨粉機改進型）和輥磨機（壓輥磨、環輥磨、立磨等）。
對于D97>5μm的超細產品：一般采用干法生產，部分濕法研磨。主要設備有球磨機+分級機、輥磨機（包括帶內分級的環輥磨、立磨、壓輥磨、攪拌磨）等。
D97<5μm的超細產品，主要采用濕法工藝生產，主要設備有攪拌磨、砂磨機等。
 球磨機+分級機組合可以加工D97在5-16μm的超細粉體，且可以在325目-2500目之間調節產品細度和粒度分布；特點是連續閉路生產、多段分級、單機生產能力較大。是目前國內外重質碳酸鈣生產線的主要生產技術之一。
HCH980超細環輥磨粉機 環輥磨是近年來在超細GCC領域應用最廣的一種粉磨與超細設備。特點是粉碎比大、單位能耗低。產品細度可以在0.04-0.005mm(400-2500目)之間任意調節，加上精細分級機后可以生產1250目以上的超細產品。
立式輥壓磨 立式輥壓磨：GCC細磨和超細磨的主要大型粉碎設備之一。特點是粉碎比大，產品細度可以在7-45μm之間調節；產品粒形較好，吸油值較低，特別適合生產人造大理石填料。單位產品能耗和磨耗較低，自動化程度較高。
2.3 濕法超細粉碎生產技術
濕法超細粉碎生產技術主要用于生產D60<2μm、D90<2μm、D97<2μm的造紙涂料及產品及超細填料（干燥后用做塑料填料）。
一般采用1段或2段連續超細研磨工藝流程。主要由濕式攪拌研磨機或砂磨機及相應的儲罐和泵組成。
2.4 表面改性
未經表面處理或改性的碳酸鈣，表面與樹脂或基料的相容性差，難以在基料中均勻分散，表面與有機樹脂或基料的作用力較弱，應用性能較差，在某些領域甚至不能使用。表面改性后應用性能顯著改善，填充量可以增大。重質碳酸鈣表面活化改性的方法主要有化學包覆改性、機械力化學改性和復合改性。
主要用到的表面改性劑有硬脂酸、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑和水溶性高分子等。
SLG連續粉體表面改性機裝配圖 SLG型粉體表面改性機是江陰市啟泰非金屬工程有限公司和中國礦業大學（北京）共同研制開發的一種集粉體表面改性、混合、解聚于一體的非金屬深加工設備，經過十幾年的不斷完善、改進，目前已在國內500多家粉體企業得到成功應用，并出口到俄羅斯、馬來西亞等十幾個國家和地區。
三、重質碳酸鈣生產技術發展趨勢：
大型化、功能化（精細化和活性化）、智能化是重質碳酸鈣集約化、穩定化、品質優化和提高生產效率、降低能耗、磨耗和降低生產成本之必然要求。
其中，功能化又包括了產品的精細化和表面活性化。未來的重質碳酸鈣產品要滿足填充補強、高堆砌密度、改遮蓋力特定細度和粒度分布等要求，同時，要努力研發滿足不用應用領域要求如低吸油值、高相容性的表面改性與復合配方和工藝技術、
四、重質碳酸鈣產業發展趨勢：
“十一五”期間，重質碳酸鈣產品年需求量以每年10%的速度增長，2013年產量已達1000萬噸，預計“十二五”末重質碳酸鈣的產能將超過1600萬噸。
未來，我國重質碳酸鈣生產經營將逐步由分散型向集約型發展，具有資源優勢的地區或企業將通過政府引導、資本運作等方式組成跨區域的大企業集團，這是資源高效利用的必然要求。
?歡迎進入【粉體論壇】討論 |
