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技術進展

鄭水林教授談我國重質碳酸鈣生產技術現狀與趨勢（一）

來源：中國粉體技術網更新時間：2015-06-03 10:52:34 瀏覽次數：

1 中國重質碳酸鈣產業現狀
（中國粉體技術網/班建偉）重質碳酸鈣具有原料來源廣、白度高、吸油值低、適用性好、價格低廉等特點，用于塑料、橡膠、膠黏劑等領域可以節約樹脂，用于造紙行業可以節約紙漿并增加紙張的不透明性和吸墨性。憑借上述特性，重質碳酸鈣成為近20 a 來發展最快的無機非金屬礦物粉體材料。中國自20 世紀70 年代末開始生產重質碳酸鈣，20 世紀90 年代中期年產量約60 萬t，2000 年產量約300 萬t；2010 年產量達到1 000 萬t 以上；2013 年全國生產能力已達到約1 500 萬t（不含脫硫和飼料用重質碳酸鈣）。
中國重質碳酸鈣主要產地為廣東、廣西、安徽、浙江、四川、湖北、江西、湖南、河南、貴州、黑龍江、吉林、遼寧以及新疆。近幾年，重質碳酸鈣生產經營逐漸由分散型向集約型轉變，具有資源優勢的地區或企業通過政府引導、資本運作、重組及聯盟方式形成了一些地區性的大企業或企業集團。近幾年，在廣西賀州、廣東連州、浙江長興、浙江建德、浙江湖州、四川石棉以及安徽、湖北等地已經興起年生產能力50萬t 以上的大型重質碳酸鈣生產企業。產品品種方面，中國重質碳酸鈣由最初的“雙飛粉”、“三飛粉”等少數幾種發展到包括細粉、超細粉、表面改性（活性）粉以及造紙用超細漿料產品等幾大類十余種不同細度和表面改性活化的專用重質碳酸鈣產品。
產品結構方面，隨著相關應用領域或下游產業需求的發展和變化，中國重質碳酸鈣由最初74μm和d97=45μm 為主的細粉發展到超細粉、超細活性粉。隨著市場對超細粉需求量的增大和質量要求的提高，超細重質碳酸鈣在總產量中的比重不斷增加，目前已達到重質碳酸鈣總產量的40%左右。另一方面，由于塑料、橡膠、膠黏劑、人造石材等高聚物基復合材料對重質碳酸鈣填料填充性能和填充量要求的不斷提高，表面改性或活性重質碳酸鈣產品的比重以較快的速度逐年增大，2013 年中國活性重質碳酸鈣粉體的生產能力已達到約600 萬t。另外，由于2000 年以來造紙用戶對涂料或顏料級重質碳酸鈣產品由干粉轉向漿料，因此，銅版紙、涂布紙板等使用的超細（d90≤2 mm）重質碳酸鈣產品全部以漿料供貨。為了運輸方便和減少物流費用，漿料生產廠一般建在用戶旁邊或周邊。
2 重質碳酸鈣性能特點及主要理化指標對應用性能的影響
2.1 重質碳酸鈣性能特點
雖然主要化學成分與輕質碳酸鈣相同，但是，與輕質碳酸鈣相比，重質碳酸鈣具有堆積密度（g/cm³）大、沉降體積（mL/g）小、比表面積（m²/g）小、吸油值（mL/g）小等特點。此外，重質碳酸鈣的團聚度較輕質碳酸鈣小（輕質碳酸鈣初級粒子粒度小，團聚度大）。水溶液pH：輕鈣（PCC）為9~10；重鈣（GCC）為8~9。粉碎加工過程中，雖然在一定程度上可以影響顆粒形狀，但不能像輕質碳酸鈣那樣可以通過碳化工藝調控顆粒晶型，生產不同晶型的產品。由于上述性質上的差異，重質碳酸鈣與輕質碳酸鈣的應用性能也各有特點。相同填充量下重質碳酸鈣填充材料的體積小、密度大，因為比表面積和吸油值小，與樹脂混合較容易，但不同原料的雜質種類和含量不同，對制品的色澤影響不同。輕質碳酸鈣因沉降體積大或堆積密度小，同樣填充量下可增加制品的體積；原級粒度小，同樣填充量下填充材料的力學性能較好。但由于輕質碳酸鈣比表面積和吸油值大，與樹脂混合時阻力較大，導致加工性能較差。
2.2 主要理化指標對應用性能的影響
重質碳酸鈣的CaO 以及鹽酸不溶物、鐵、錳、重金屬含量等化學成分影響產品白度、磨耗值、填充材料色澤、化學穩定性以及在牙膏和食品中應用的安全性；
粒度大小及其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、模量等）及其成本；、
沉降體積或堆積密度主要影響填充材料的密度；
白度主要影響制品的色澤和亮度；
吸油值影響重質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（混合的難易程度），對于涂料和油墨則影響其分散穩定性或沉降性能；
重質碳酸鈣的水分含量主要影響填充材料或制品的表觀性質，過高的水分含量不僅影響表面改性的效果，還可能使填充材料或制品的表觀質量發生改變；
表面活性或活化度主要影響重質碳酸鈣在樹脂中的分散性及與高聚物基料的作用，進而影響填充材料或制品的力學性能、耐老化性能以及表觀性能等；
比表面積主要影響重質碳酸鈣的吸油值； pH 主要表征重質碳酸鈣產品的酸堿性，是影響填充材料或制品化學穩定性的主要因素之一。

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