纳米碳酸钙入门

盛大科技(上海)纳米技术研究院

２０１０年9月

1 什么是碳酸钙

碳酸钙在自然界中随处可见

如以上所列钟乳石、石灰石、大理石、汉白玉、冰洲石、珍珠、贝壳、蛋壳等的主要成分都是碳酸钙。

物质。在石灰岩里面，含有二氧化碳的水，渗

入石灰岩隙缝中，会溶解其中的碳酸钙。因此

形成了钟乳石。

碳酸钙遇酸会分解，因此碳酸钙粉体在运

输中应该要防止雨淋、受潮，不得与酸混运；贮存于干燥、阴凉通风的仓库内。

2 碳酸钙的分类

按制备方法不同可分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙。

碳化法制得的碳酸钙称为轻质碳酸钙(简称轻钙，LCC)或沉淀碳酸钙(简称PCC)。

轻钙的粉体特点是：

(1) 粒度小，一般平均粒径在数微米以下；

(2) 粒度分布窄，可视为单分散粉体；

(3) 粒子晶型多样化，应用于不同行业需要不同的晶型。

普通轻钙粒径为1～10 μm ，比表面积为5 m 2/g 左右，一般认为只有填充功能；微细碳酸钙的粒径为0.1～1μm ，比表面积为10～20 m 2/g 左右，具有半补强效能；超细活性碳酸钙粒径为0.01～0.1μm ，比表面积为20～80 m 2/g 左右，具有较高的补强效能。

天然矿物直接经由机械粉碎（研磨法）所得产品，因其比重大于轻钙，故名重质碳酸钙(简称重钙，GCC )。

重钙的粉体特点是：

(1)粒子形状不规则；

(2)粒度分布比较宽，是多分散体；

(3)粒度比轻钙要粗，同样是超细钙，超细重钙的粒度比超细轻钙的粒度级别要相差一级，即超细重钙的粒度只相当于微细轻钙的粒度。此外，重钙还具有价格低廉、容易制取、工厂投资仅为轻钙的1/4～1/3等特点。

活性钙、胶质碳酸钙有什么不同？

活性钙：又称改性碳酸钙、表面处理

碳酸钙、胶质碳酸钙。用碳酸钙的亲水性

和疏水性来判断是否活化。

活性碳酸钙的特点：粒径小、吸油值

低、分散性好、能补强等。

3 什么是纳米碳酸钙

国内碳酸钙行业是以平均粒径为基础把轻质碳酸钙产品划分为以下五个粒度等级：

微粒碳酸钙，粒径> 5000 nm;

微粉碳酸钙，粒径范围为1000～5000 nm;

微细碳酸钙，粒径范围为100～1000 nm ；

超细碳酸钙，粒径范围为20～100 nm ；

超微细碳酸钙，粒径 < 20 nm 。

超细碳酸钙和超微细碳酸钙(合称纳米碳酸钙)的粒径在1～100 nm 范围内。

纳米碳酸钙的粉体照片(左)和微观粒径分析的透射电镜(TEM)照片(右)

微粒碳酸钙微粉碳酸钙微细碳酸钙超细碳酸钙超微细碳酸钙

纳米碳酸钙(又称超细碳酸钙)粉体的特点是：

(1) 粒子细：平均粒径为10～100 nm ；

(2) 比表面积大：比普通轻质碳酸钙大近8倍；

(3) 表面经过活化处理，活化率较高，具有不同的功能和用途；

(4) 白度较高，适宜作浅色制品，pH值呈弱碱性；

(5) 晶型多样化，应用于不同行业需要不同的晶型。

由于纳米碳酸钙的晶型可控、半补强和补强作用等优异的纳米材料的特性，是目前重钙不具备的，因此，尽管其价格远高于重钙，生产技术也复杂的多，但是用作许多中高档产品的功能性填料方面是重钙所无法取代的，也是超细轻钙的研发技术方兴未艾的根源所在。

4 纳米碳酸钙是怎样生产出来的

生产流程如下

(1) 煅烧石灰石经过预处理，同煤按一定比例混

合均匀后经混料竖窑(如左图)煅烧，产生氧化

钙(石灰)、二氧化碳。 (2) 消化

煅烧得到的石灰除渣后送消化

池（如右图）与水进行消化反应生成

石灰乳。 (3) 碳化石灰乳经除渣精制后的精浆液，根据

碳化要求控制到一定温度、一定浓度送往

碳化反应设备(碳化塔)与窑气进行碳化反

应。 (4) 改性

纳米碳酸钙属无机材料，与高聚

物相容性差，必须对碳酸钙进行表面

改性，改性剂有脂肪酸、树脂酸、偶

联剂等类型。

混料竖塔

(5) 压滤

改性完毕的纳米碳酸钙为浆

料，为了获得纳米碳酸钙产品，

需用压滤机对其进行压滤进行脱

水。

(6) 干燥分级包装

压滤后的纳米碳酸钙仍然含有大量水分，为了便于包装、运输、贮藏和使用，需进行干燥、分级和包装。

5 纳米碳酸钙产品的主要技术指标

碳酸钙的主含量

碳酸钙的主含量多少：普通轻钙＞活性轻钙＞专用纳米钙。纳米碳酸钙的主含量要求较低，而有害杂质含量要求微量。

晶型

晶型与粒径有关系，一般粒径大于200 nm时，晶型多为不对称形，如纺锤形、棒状等；当粒径在50～120 nm之间时，一般为对称形，如立方体、球形等；当粒径小于30 nm时，多为立方体和颗粒状，且晶体容易连接成链状。

沉降体积

沉降体积是单位质量的产品碳酸钙在100 m1水中震荡并静置3h 后所具有的体积(ml)。沉降体积越大，说明产品粒度越小、比重越轻、产品档次越高。

吸油值

对于活性钙来说，随碳酸钙表面

吸附的活性含量的增加，吸油值呈下

降趋势。活化与否

普通碳酸钙未经活化处理，呈亲水性，与水可以按不同比例混合，经搅拌之后，静置几小时皆沉淀在水中；经活化处理后的碳酸钙一般呈疏水性，再三搅拌之后，碳酸钙始终漂浮在水面上。

比表面积判断是否微细

碳酸钙的平均粒径与其比表面积有着内在的联系，可以通过其比表面积的大小来较准确地判断平均粒径的大小。

以下是经验值：

普通重质碳酸钙比表面积为1 m 2/g 左右。

重质微细碳酸钙比表面积为1.45～2.1 m 2/g 。

普通轻质碳酸钙比表面积为5 m 2/g 左右。

轻质微细碳酸钙比表面积为27～87 m 2/g 左右。

轻质超细碳酸钙比表面积为60～100 m 2/g 。

白度的测定方法

纳米碳酸钙对白度的要求主要是根据其填充的对象不同而不同。碳酸钙产品的系统命名方法

为了便于碳酸钙产品的开发、推广、应用和区别，碳酸钙行业制订了如下系统命名方法。命名由三项组成，第一项为汉语拼音字母；第二项由阿拉伯数字组成；第三项为拼音字母。

其意义为:第一项表示加工方法，用Z, Q 表示。其中，

Z ——表示非化学方法加工的重质碳酸钙。

Q ——表示化学方法加工过的轻质碳酸钙。

第二项表示产品的平均粒径范围。其中:

1：d ＞ 5μm

2：lμm ＜d≤5 μm

3：0.1μm ＜d≤1 μm

4：0.02μm ＜d ≤0.1μm

5：d ＜0.02μm

第三项表示产品改性处理与否。其

中：

B—表示未经改性；

G—表示经表面活性剂处理。

6 纳米碳酸钙(NPCC)与其它碳酸钙的比较

纳米碳酸钙(NPCC)、普通轻钙(LCC)、重质碳酸钙(GCC)的性能比较项目纳米碳酸钙(NPCC)普通轻钙(LCC)重质碳酸(GCC)

一次粒径

晶型CaCO3含量表面改性与否分散性

吸油值

流动性

疏水性

作用

＜0.1μm

晶型可控

＞90%

是

分散度大

较低且可控

较好

补强剂、活性剂等功能性填充剂

1μm～10μm

纺锤体

＞98%

否

较差

较高

较差

填充剂

＞1μm

无规则晶型，不可控

＞99%

否

很差

很高

差

填充剂

7纳米碳酸钙的应用

纳米碳酸钙作为一种无机化工产品，经表面改性处理而成为一种功能性的填充材料，广泛应用于塑料、橡胶、油墨、涂料、造纸、胶粘剂、密封胶等工业，还应用于食品、医药、饲料、建材、化纤等行业。

在橡胶中的应用

碳酸钙是橡胶工业中应用最早，用量最大的填料，碳酸钙主要应用于轮胎、胶鞋、电线电缆，橡胶密封制品等，它不仅可以增加产品体积，节约高价的天然橡胶和降低成本，还可以改进橡胶的性能。纳米碳酸钙在橡胶工业中多用于内胎和外胎特殊部位，胶带、胶管、胶布等橡胶制品。添加了纳米碳酸钙的橡胶制品其硫化胶拉长率、抗撕裂性能、压缩变形和耐屈绕性能，都明显好于添加一般碳酸钙的产品。在橡胶制品中添加立方体纳米碳酸钙可以使制品具有补强性，由于在橡胶制品中具有良好的分散性，可制得透明和半透明的橡胶制品。

纳米碳酸钙应用于橡胶中的几个技术因素

晶型：不同晶型中立方体部分呈链锁状的晶型适合用于橡胶。

粒径：以80～120 nm为宜，粒径太小。

水分：为了利于提高硫化速度，一般要求小于0.5%。

吸油值：橡胶用纳米碳酸钙的吸油值越大，对橡胶的浸润性和补强性越好。

pH值：橡胶应用中的pH主要是影响其硫化速度，一般纳米碳酸钙的pH值在9～10.5之间。

表面改性：选择适宜的分散剂和改性剂(脂肪酸或偶联剂)等。

(2) 在塑料中的应用

对塑料说来，普通碳酸钙只能起到填充剂的作用，只有改性纳米碳酸钙填充在塑料制品中才能有除填充之外的活性剂和补强剂的作用。改性纳米碳酸钙可以增加产品体积、降低成本、提高硬度和耐热性以及刚度、改进加工性能、提高擦伤性和平滑度，还可以提高薄膜的透明性、韧性、开口性、抗老化性能等，对冲击强度有增韧效果，也对共混中的黏流行具有效果。纳米碳酸钙还可以提高塑料制品的弯曲强度、拉伸强度、热变形温度和尺寸稳定性。

纳米碳酸钙已广泛应用于通用塑料中，如聚氯乙烯(PolyVinylChloride)，简称PVC，聚丙烯(Polypropylene)，简称PP，聚苯乙烯(Polystyrene)，简称PS；在工程塑料中也有部分应用，如聚酰胺(Polyamide)，简称PA，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene)，简称ABS。

纳米碳酸钙应用于塑料中的几个技术因素

晶型：以立方体和球形的晶型为宜。

粒径：以80～120 nm为宜。

水分：一般要求小于0.5%。

吸油值：此值以低为宜，一般在25～60 m2/g之间。

pH值：此值尽可能低一些。

分散性：用于塑料的纳米碳酸钙需要在塑料体系中具有良好分散性，防止颗粒的二次凝聚。

重金属的含量：此含量越低越好。

盐酸不溶物：主要是指纳米碳酸钙中的黑点和黄点等杂质，必须严格控制。

（3）纳米碳酸钙在涂料中的应用

纳米碳酸钙在涂料中不仅作为优质增白的颜料，降低成本，提高涂料的光泽度，干燥性和覆盖力，还有透明性、稳定性、补强作用、快干等特点。在汽车涂料、粉末涂料、建筑涂料中，可以部分或全部替代钛白粉，完全可以达到相同的效果。粒径小于80 nm的纳米碳酸钙具有良好的触变性，可应用于汽车底盘防石击涂料和面漆。

纳米碳酸钙应用于涂料中的几个技术因素

良好的剪切稀化效应：该效应可以保证施工喷涂中降低黏度，具有良好的流动性不把喷枪口堵塞。

良好的触变性能：粒径以30～80 nm为宜。

(4) 纳米碳酸钙在油墨中的应用

印刷油墨市场要求高性能的纳米碳酸钙。纳米碳酸钙用于油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和优异的油墨吸收性以及干燥性。用于油墨的纳米碳酸钙必须经过活性处理，晶型以立方体和球形为主。

纳米碳酸钙应用于油墨中的几个技术因素

晶型：立方体纳米碳酸钙具有流动性好和吸油值低以及分散性好等优点，很适合用于油墨中的填料。

透明度：它与粒径和晶型以及分散性有关。

细度：它是反映纳米碳酸钙及其它颜料的研墨程度和分散状况的指标。碳酸钙应尽可能让盐酸不溶物越低越好，这样能使分散性好。

黏度：它与纳米碳酸钙的用量和分散性以及粒径有关。

流动度：油墨的流动度是黏度的倒数，表示油墨的稀稠程度。

光泽度：它是大多数油墨的一项主要的特性指标。

白度：白度一般大于80%，如果太高将影响其它颜料的遮盖力。

水分：油墨对水分的要求不高，小于3%即可。

(5) 纳米碳酸钙在胶黏剂中的应用

胶黏剂(adhesive)：又称粘合剂、粘接剂，简称胶。它是一种能够把两种同类或不同类材料紧密地结合在一起的物质。

纳米碳酸钙应用于胶黏剂中的几个技术因素

晶型：立方体、菱形六面体、立方体部分呈链锁状的晶型比较适合用于胶黏剂。

粒径：以60～100 nm为宜。

水分：纳米碳酸钙的水分含量低为宜，一般小于0.5%。

pH值：此值偏低为宜。

吸油值：它是影响碳酸钙在胶中浸润性的因素。

比表面积：纳米碳酸钙的比表面积在20～25m2/g为宜。

表面改性：纳米碳酸钙表面改性效果的好坏将影响其颗粒对胶体的掺合作用，影响胶体的触变性。

(6) 纳米碳酸钙在造纸中的应用

在造纸填料方面，纳米碳酸钙目前主要用于特殊纸制品，如尿不湿、卫生巾等。其高避光性、高亮度，可提高纸品的白度和避光性；其高膨胀性，能使造纸厂使用更多的填料而少用纸浆，大幅度降低原材料成本；纳米碳酸钙粒度细小、均匀、对纸机的磨损小，并使生产的纸制品更加均匀、平整；其高吸油值，能提高彩色纸的颜料牢固性，还赋予纸张良好的折曲性、柔软性，以及对油墨和水良好的吸收性。

(7) 纳米碳酸钙在化妆品中的应用

碳酸钙在化妆品中的应用在很早以前就有人使用，如用珍珠粉进行化妆或用温泉的碳酸钙泥浆进行化妆等。工业界在精研天然碳酸泉的基础上，模仿天然碳酸温泉作用和有益化学成分，辅之具有美白和保湿功效成分，已经制备出人工碳酸泉制剂。

(8) 在其他方面的应用

食品专用纳米碳酸

钙以其纯度高、分散性

好、抗沉降性能优越、

溶解性好、容易吸收、

口感好、超低杂质含量

等特性广泛应用于食品领域；作碱性剂、营养增补剂、面团调节剂、固化剂、酵母养料、抗结块剂、疏松剂、胶姆糖助剂、改性剂，特别适应于钙营养强化保健食品、钙片、胶囊、面制品、谷物早餐、饼干、乳制品、豆粉、软饮料、藕粉等。

纳米碳酸钙在药品中有着极其重要的用途。普通碳酸钙由于粒径

大，不易被人体吸收，所以补钙药品大多是

采用有机钙，有利于人体吸收，补钙效果好，

但成本较高，价格昂贵。纳米碳酸钙的粒径

比普通碳酸钙小得多，以无机钙的形式人体

极易吸收,成本比有机钙低得多，比糖尿病人、尿毒症病人采用有机钙补钙带来的副效应少得多。

医药级碳酸钙在药

品配方中作中和剂、助滤

剂、缓冲剂和溶解剂以及

作填料和钙源补充剂。钙

是维持人体神经、肌肉、骨骼系统、细胞膜和毛细血管通透性正常功能所必需。用于妊娠、哺乳妇女、更年期妇女、老年人等的钙补充，也可用于防治骨质疏松症。

使用纳米碳酸钙对农膜改性

处理可解决成本、性能与价格的矛

盾。虽然无机纳米碳酸钙与普通钙

粉填料一样，不能起到对农膜的直

接降解作用，但由于纳米碳酸钙特有的性能，使其能大比例均匀地填充于农膜中，使产品在成型和实施二次拉伸时，表面和内部形成无数微小缝隙，帮助并加速光/生物助

剂对农膜的降解，制成的农膜既能保证质量和使用性能，又不增加生产成本，还可实现快速降解。

纳米碳酸钙在饲料行业中可作为补钙剂，增加饲料含钙量，具有质优价廉易于吸收的特点。

纳米碳酸钙可增加养殖水体(如养虾)的缓冲能力，并提高PH。

酸性土壤不适宜于草坪生长发育，在草坪建植和管理中，必须定期进行土壤酸度的测试、人为调节与改良处理。纳米碳酸钙不仅能快速降低土壤溶液中氢(H+)、活性铝(Al3+)离子的浓度，中和土壤酸度，而且可以补充土壤溶液中钙(Ca2+)营养元素平衡，提高土壤中其它营养元素的生物有效性，创造一个适宜、健康土壤微生态环境。

碳酸钙项目工艺技术

轻质碳酸钙的应用领域与生产工艺技术方案 1 碳酸钙的应用领域碳酸钙是用途极为广泛的无机化工产品，作为一种重要无机填料，广泛应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、纺织、医药、食品、日用品、饲料、农药等行业。无论是重质碳酸钙还是轻质碳酸钙，在国际上用量最大的都是造纸业，主要是作为纸张的填充剂和高质量纸张如白板纸、铜版纸等纸张的涂布材料；其次是用于塑料作为填充剂、补强剂、增量剂，特别是用于聚氯乙烯（塑料）制品；碳酸钙作为填料还用于粘合剂、密封胶中，在橡胶工业中沉淀碳酸钙是理想的填充剂和半补强剂；另外在日用化工中，用于牙膏、清洗剂；在饲料和食品中作为补钙剂；在医药工业中也是优质的补钙剂和发酵缓冲剂。特别要指出的是碳酸钙的产品应用越来越广泛，需求量也越来越大，对品种的要求也越来越高，这是市场的需求，提供了碳酸钙工业发展的潜在动力。 1.1 碳酸钙在塑料中的应用轻质碳酸钙被广泛填充在聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、丙烯晴一丁二烯一苯乙烯共聚物（ABS）等树脂之中，碳酸钙的添加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，在塑料的加工中碳酸钙可以减少树脂收缩，改善流变态，控制粘度等用途。碳酸钙的添加在塑料制品中起到一种骨架作用，对塑料制品尺寸的稳定有很大作用。它可以增加塑料体积、降低产品成本，提高塑料的尺寸稳定性，提高塑料的硬度和刚性，改善塑料的加工性能，提高塑料的耐热性，改进塑料的散光性等作用。其生产出的工程塑料在某些方面的强度超过钢材，硬度接近玉石，具有耐磨、耐高温、耐老化的特性，可广泛用于电子、航天、精密机械、仪器、汽车行业等领域。塑料工业是碳酸钙的重要应用领域，无论是从国际还是国内情况来看，塑料工业所用填料应用最广的便是碳酸钙，21世纪以来，世界塑料产品耗用的无机非金属填料大约为1500万吨，而碳酸钙由于拥有其他填料无可比拟的优势，在所耗用的各种非金属填料中约占70％左右，即达到1000万多吨左右。我国塑料工业每年所耗用的非金属矿填料至少在250万吨以上，按此比例，塑料工业消耗碳酸钙约在170万吨左右。根据我国塑料加工业“十五”计划和2015远景规划，到2005年塑料制品年产量达到2500万吨，2015年则达到5000万吨以上，这两个数字将意味着碳酸钙耗用量分别达到250万吨和500万吨，碳酸钙作为塑料填充剂和增量剂，可减少树脂用量降低成本。 1.2碳酸钙在涂料中的应用在涂料中碳酸钙的作用是填料和白色颜料，起一种骨架作用，所以在涂料工业中称碳酸钙为体质颜料。由于碳酸钙颜色是白色的，在涂料中相对乳胶、溶剂等价格都便宜，而且颗粒细，能在涂料中均匀

国内纳米碳酸钙行业发展现状分析

国内纳米碳酸钙的生产现状及其发展出路一、纳米钙的应用范围纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙,生产早已工业化，市场早已广泛形成。纳米碳酸钙应用于塑料工业，橡胶工业，作为填料与补强之用，起到降低制品的成本与增强制品品质的双重功效：应用于油墨行业、造纸业、涂料工业，作为填料使用，起到增稠防沉、提高产品性能以及降低产品的生产成本等多重功效；在饲料行业中可作为补钙剂，增加饲料含钙量；在化妆品中使用，由于其纯度高、白度好、粒度细，可以替代钛白粉。二、纳米钙生产工艺目前世界上能生产100nm以下的碳酸钙主要厂家有：英国的ICI公司、法国的Solvay公司、美国的矿物技术公司（MTI）、Pfizer公司、王子造纸公司、RessoWcesCasbec公司、日本的白石公司、日本丸尾钙公司等，产品主要用于橡胶、塑料、胶粘剂（含密封胶）、涂料油漆、涂布纸张、油墨、杀虫剂、蜡制品、搪瓷制品及化妆品等。日本是国际上开发和生产纳米碳酸钙最好和较早的国家，早在四、五十年代就生产出了微米级、纳米级碳酸钙，现已有纺锤形、立方形、链锁形等纳米级碳酸钙产品及改性产品50余种；美国着重于纳米碳酸钙在造纸和涂料上的应用；英国则主要从事填料专用纳米碳酸钙的研制，近20年来英国在汽车专用塑料用碳酸钙中占垄断地位。我国于20世纪80年代初开始纳米碳酸钙制备技术的研究，80年代末实现工业化生产，已研制出多种制备技术，主要有：间歇式碳化法、超重力法、多级喷雾碳化法、非冷冻法、垂直筛板塔式碳化法、内循环碳化塔制备法、喷射吸收法、“双喷”新工艺、自吸式搅拌反应器制备法、管式反应碳化法、微乳法制备法、超声空化法等。这些制备技术有些已成功地用于工业生产中，生产出不同晶型和不同用途的纳米碳酸钙产品，部分技术水平已达到甚至超过国际先进水平。目前已实现工业化的主要有间歇式碳化法、超重力法、多级喷雾碳化法、非冷冻法和膜分散微结构反应器制备纳米碳酸钙技术。

纳米碳酸钙

纳米碳酸钙纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙。标准的名称即超细碳酸钙。纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。可改善塑料母料的流变性，提高其成型性。用作塑料填料具有增韧补强的作用，提高塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量，热变形温度和尺寸稳定性，同时还赋予塑料滞热性。纳米碳酸钙用于油墨产品中体现出了优异的分散性和透明性和极好的光泽、及优异的油墨吸收性和高干燥性。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作油墨填料，具有稳定性好，光泽度高，不影响印刷油墨的干燥性能．适应性强等优点。北方最大的纳米碳酸钙生产基地盖尔克斯（Gerks）年产纳米碳酸钙系列产品12万t，其中纳米碳酸钙5万t，纳米碳酸钙助剂2万t，亚纳米碳酸钙3万t，造纸涂布碳酸钙2万t。产品广泛应用于各种胶黏剂、PVC软硬制品、电线电缆、涂料、油墨、造纸、医药等工业领域。纳米碳酸钙的应用范围纳米碳酸钙应用最成熟的行业是塑料工业主要应用于高档塑料制品。造纸业是纳米碳酸钙最具开发潜力的市场。目前，纳米碳酸钙还主要用于特殊纸制品，如女性用卫生巾、婴儿用尿不湿等。纳米活性碳酸钙作为造纸填料具有以下优点：高蔽光性、高亮度、可提高纸制品的白度和蔽光性；高膨胀性，能使造纸厂使用更多的填料而大幅度降低原料成本；粒度细、均匀，制品更加均匀、平整；吸油值高、

能提高彩色纸的预料牢固性. 纳米碳酸钙在涂料工业作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点。纳米级超细碳酸钙具有空间位阻效应．在制漆中，能使配方中密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用．制漆后，漆膜白度增加，光泽度高，而遮盖力却不降低，主要用于高档轿车漆。橡胶工业纳米碳酸钙的主要应用市场之一。添加钠米碳酸钙的橡胶，其硫化胶升长率、撕断性能、压缩变形和耐屈性能，都比添加一般碳酸钙的高。加入用树脂酸处理的纳米碳酸钙后，有的豫胶制品撕裂强度提高4倍以上纳米碳酸钙在饲料行业中可作为补钙剂，增加饲料含钙量；在化妆品中使用，由于其纯度高、白度好、粒度细，可以替代钛白粉。纳米活性碳酸钙的工业制备方法。该方法在一定浓度的Ca(OH)2的悬浮液中通入二氧化碳气体进行碳化。通过对Ca(OH)2悬浮液的温度、二氧化碳气体的流量控制碳酸钙晶核的成核速率；在碳化至形成一定的晶核数后，由晶核形成控制转化为晶体生长控制，此时加入晶形调节剂控制各晶面的生长速率，从而达到形貌可控；继续碳化至终点加入分散剂调节粒子表面电荷得均分散的立方形碳酸钙纳米颗粒；然后将均分散的立方形纳米碳酸钙颗粒进行液相表面包覆处理。所获得的纳米活性碳酸钙粒子在25～100nm之间可控，立方形，比表面大于25m2/g，粒径分布GSD为1.57，吸油值小于28g/100gCaCO3，且无团聚现象。所获得的产品性能优异，可作为高档橡胶、塑料以及汽车底漆中的功能填料。

纳米碳酸钙的合成及其表面疏水化

物理化学综合实验报告实验名称：纳米碳酸钙的制备及其表面疏水化指导老师：周兵班级：材料化学五班学号：33120512 姓名：周迪

碳酸钙纳米颗粒的表面疏水化【实验摘要】应用红外光谱分析方法确定硬脂酸钠对三种碳酸钙粒子（重质碳酸钙，轻质碳酸钙以及纳米碳酸钙粒子）的表面修饰分析研究了样品的硬脂酸钠包覆量和样品与活性剂的键连方式，再通过接触角的测试比较样品的疏水性。同时我们还利用此材料充当表面活性剂成功将70ml水分散到20ml苯乙烯中，得到了Pickering乳液，并比较其乳液稳定性。【实验前言】 1.碳酸钙的分类碳酸钙是一种重要的无机矿物质原料，也是无机矿物中产量最高的品种，应用范围很广，可作为塑料、橡胶的填充改性剂，油墨造纸添加剂，涂料添加剂等各个行业。在实验中将以重质碳酸钙，轻质碳酸钙，纳米碳酸钙为原料。重质碳酸钙简称重钙，是用机械方法直接粉碎天然矿石制得。由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小，所以称之为重质碳酸钙。轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是将石灰石等原料煅烧，加水消化再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水，干燥和粉碎而制得。纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙，即粒子表面电荷得均分散的立方形碳酸钙纳米颗粒。 2.碳酸钙表面处理碳酸钙的应用领域极为广泛，但在有些领域需要我们根据其特殊要求对碳酸钙表面进行修饰。纳米碳酸钙颗粒表面存在一定数量的不饱和离子，容易吸附空气中的水分，产生具有反应活性的羟基，使原有的表面性质发生变化，同时也为其表面疏水化处理提供了反应的场所和反应的基团。反应机理如下： CaCO3＋H2O＝Ca(OH)2+CO2↑ 碳酸钙粉末粒子表面富集大量的自由质子，这些质子来源于颗粒表面的结合水、化学结合水、物理吸附水。碳酸钙的表面改性就是通过物理或化学的方法将表面处理剂吸附或反应于CaCO3粉末的表面，从而改善CaCO3粉末的表面性能，以克服粉末本身的缺陷。粉末通过表面改性可以使其表面产生新的物理、化学、机械等性能，因而可以获得更广泛的用途，大大拓宽了CaCO3的使用范围。无机物颗粒表面处理的方法常有偶联剂表面处理、有机物以及高分子表面处理。而纳米碳酸钙表面处理包括湿法和干法两类。本实验选择利用有机物法对碳酸钙粒子表面进行处理，用于碳酸钙粉末表面处理的脂肪酸主要以含有羟基、氨基或巯基脂肪族、芳香族或含有芳烷基的脂肪酸，这种处理主要是通过脂肪酸或其盐和颗粒表面的钙离子发生化学反应使颗粒表面由亲水变为亲油。我们选用表面活性剂硬脂酸钠，使碳酸钙粒子具有双亲体的特性。 3. Pickering 乳液制备对于无机固体颗粒，最近的热点在于Pickering 乳液的研究。最初，Ramsden 等人最早发现将不溶性固体细粉与水和一些油性溶剂进行混合分散时,固体细粉包裹在分散相液滴的表面,形成一个固体壳层;当分散相液滴相互碰撞时,固体壳

碳酸钙片生产工艺流程

改性碳酸钙生产工艺流程改性碳酸钙生产工艺流程 1、原辅材料方解石 2000g 助磨剂1560g 改性剂3000g 25kg包装袋 2、生产操作流程（1）超级旋风磨机操作设备启动之前不要往设备当中填充物料，然后按顺序启动装置。一般的顺序是：提升机-破碎机-分析机-风机-主机-给料机。工作时，大块物料会经颚式破碎机破碎至所需粒度后，由提升机送入料仓，经给料设备均匀连续的喂入主机内部，进入主机的物料随倾斜的导流管落到超细磨粉机主机转盘上部的散料盘上。而超细磨粉机的主机内，

几十个磨辊在环道内旋转、滚动。而物料在离心力作用下被散料盘散向周边并落入磨腔，在环道内被磨辊冲压、滚辗、研磨。随风机气流进入选粉机进行粉体分级，在选粉机叶轮的作用下，不符合细度要求的物料落回磨腔内重新碾磨，符合细度要求的物料则随气流进入旋风集粉器内进行部分粉体的分离收集，并由底部的卸料装置排出即为成品粉体。工作完成后的关机顺序是：给料机-超细磨粉机主机-鼓风机-分析机。先停止进料，主机仍继续盍，使残留的磨料继续进行碾磨，约一分钟后，可关闭主机电动机和分析器电机，停止碾磨工作，其后再停止风机电动机，以便吹净残留的粉末。最后，应该把设备的电源给切断掉，这样才能做到防患于未然，避免设备突然启动，出现意外事故。在磨粉生产线工作完成之后要对超细磨粉机设备定期进行保养清扫工作，要让生产线设备保持在一个最佳的使用状态。（2）分级机操作流程 (2)操作过程

1、备料：先要准备好要混合的物料分别放入盘中。物料最好是带点湿性，(若物料很干则需用我厂的V型混合机)而且不能全是液体或者全是固体或半固体。如果物料太过粗糙可以先采用我粉碎机进行粉碎，然后再进行混合。 2、入料：将机器上盖打开，将刚准备好的物料放到U型槽内，加上少量水(物料不要超过浆轴水平线，以便物料更好地进行混合)。 3、混合：将料槽上盖盖好，料槽固定镙丝锁紧，然后打开开关，开始混合物料。 4、出料：先关开关，拧松料槽固定镙丝，将料槽倾斜，倒出物料。 (3)机器保养及维修 1经常使用，减速机须每隔三个月换新油一次，更换时应将减速机清洗后加上新油。2机件每月定期检查1-2次，检查部位为蜗轮、蜗杆、轴承、油封，各运转部分是否灵活，紧固件是否松动，发现异常情况应及时处理。 3在使用过程中，如发现机器震动异常或发出不正常的声音，应立即停机检查。4电器控制零件应保持清洁灵敏，发现故障应及时修复。5搅拌浆装拆时应轻拆、稳装、轻放、以免变形损坏。6使用结束后，应刷靖机器各部份的残留物料，停用时间长，必须将机器全部揩擦清洁，机件表面涂上防锈油，用蓬布罩好。 ZWV旋风磨机规程： 1. 生产前准备工作

纳米碳酸钙的生产工艺

工业生产技术的不断革新，给许多新型的产品生产带来可能，其中一种纳米级的碳酸钙颗粒就可运用于多个行业中去。目前主要采用的制作工艺可以分为炭化法、连续喷雾碳化法、超重力碳化法等。我们来一一去进行了解。制备纳米碳酸钙的方法有物理法和化学法。物理法就是对天然石灰石、白垩石进行机械粉碎而得到。但是粉碎的粒度是有限的，只有采用特殊的方法和机械才有可能达到0.1μm以下。所以生产纳米碳酸钙主要采用化学法。（一）碳化法这种制备方法是主要的一种生产方式。将精选的石灰石煅烧，得到氧化钙和窑气。使氧化钙消化，并将生成的悬浮氢氧化钙在高剪切力作用下粉碎，多级旋液分离除去颗粒及杂质，得到一定浓度的精制氢氧化钙悬浮液；然后通入CO2气体，加入适当的晶型控制剂，碳化至终点，得到要求晶型的碳酸钙浆液；再进行脱水、干燥、表面处理，得到纳米碳酸钙产品。按照碳化过程中CO2气体与氢氧化钙悬浮液接触方式的不同，可将碳化法分为间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法和超重力碳化法，以及在间歇鼓泡碳化法

基础上改进的非冷冻法。该法投资少，易于转化，为国内外大多数厂家所采用。但是这种方法生产效率低、气液接触差、碳化时间长、粒径粗且不均匀。（二）连续喷雾碳化法喷雾碳化法是将石灰乳用喷头喷成雾状，从塔顶喷下，将一定浓度的CO2以某一速度从塔底上升，与雾状石灰乳发生反应。对于连续喷雾碳化，则重复进行以上过程，最后可获得粒径小于0.1μm的纳米碳酸钙。该法生产纳米碳酸钙效率高，经济效益可观，并能实现连续自动大规模生产，另外，具有很高的科学性和技术性。但设备投资较大。（三）超重力碳化法利用旋转造成一种稳定的、比地球重力加速度高的多的超重力环境，极大地增加气液接触面积，强化气-液之间的传质过程，从而提高碳化速度。同时，由于乳液在旋转床中得到高度分散，限制了晶粒的长大，即使不添加晶形控制剂，也可以制备出粒径为15~30nm的纳米碳酸钙。

纳米碳酸钙入门

纳米碳酸钙入门盛大科技(上海)纳米技术研究院２０１０年9月

1 什么是碳酸钙碳酸钙在自然界中随处可见如以上所列钟乳石、石灰石、大理石、汉白玉、冰洲石、珍珠、贝壳、蛋壳等的主要成分都是碳酸钙。

物质。在石灰岩里面，含有二氧化碳的水，渗入石灰岩隙缝中，会溶解其中的碳酸钙。因此形成了钟乳石。碳酸钙遇酸会分解，因此碳酸钙粉体在运输中应该要防止雨淋、受潮，不得与酸混运；贮存于干燥、阴凉通风的仓库内。 2 碳酸钙的分类按制备方法不同可分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙。碳化法制得的碳酸钙称为轻质碳酸钙(简称轻钙，LCC)或沉淀碳酸钙(简称PCC)。轻钙的粉体特点是： (1) 粒度小，一般平均粒径在数微米以下； (2) 粒度分布窄，可视为单分散粉体； (3) 粒子晶型多样化，应用于不同行业需要不同的晶型。普通轻钙粒径为1～10 μm ，比表面积为5 m 2/g 左右，一般认为只有填充功能；微细碳酸钙的粒径为0.1～1μm ，比表面积为10～20 m 2/g 左右，具有半补强效能；超细活性碳酸钙粒径为0.01～0.1μm ，比表面积为20～80 m 2/g 左右，具有较高的补强效能。

天然矿物直接经由机械粉碎（研磨法）所得产品，因其比重大于轻钙，故名重质碳酸钙(简称重钙，GCC )。重钙的粉体特点是： (1)粒子形状不规则； (2)粒度分布比较宽，是多分散体； (3)粒度比轻钙要粗，同样是超细钙，超细重钙的粒度比超细轻钙的粒度级别要相差一级，即超细重钙的粒度只相当于微细轻钙的粒度。此外，重钙还具有价格低廉、容易制取、工厂投资仅为轻钙的1/4～1/3等特点。活性钙、胶质碳酸钙有什么不同？活性钙：又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙。用碳酸钙的亲水性和疏水性来判断是否活化。活性碳酸钙的特点：粒径小、吸油值低、分散性好、能补强等。 3 什么是纳米碳酸钙国内碳酸钙行业是以平均粒径为基础把轻质碳酸钙产品划分为以下五个粒度等级：微粒碳酸钙，粒径> 5000 nm; 微粉碳酸钙，粒径范围为1000～5000 nm;

纳米碳酸钙的应用及制备方法

有填充及增强、增韧的作用，能取代部分价格昂贵的填充料及助济，减少树脂的用量，从而降低产品生产成本，提高市场竞争力。 2、橡胶应用范围：天然胶，丁腈，丁苯，混炼胶等，适用于轮胎、胶管、胶带以及油封、汽车配件等橡胶制品中。应用特性：经过表面改性处理后的纳米碳酸钙与橡胶有很好的相容性，具有补强、填充、调色、改善加工艺和制品的性能，可使橡胶易混炼、易分散，混炼后胶质柔软，橡胶表面光滑；可使制品的延伸性、抗张强度、撕裂强度等有本质的提高；可以降低含胶率或部分取代钛白粉、白碳黑等价格昂贵的白色填料，提高产品的市场竞争力。 3、密封胶粘材料应用范围：硅酮、聚流、聚氨酯、环氧等密封结构胶。应用特性：应用于密封胶粘材料中，与胶料有很好的亲和性，可以加速胶的交联反应，大大改善体系的触变性，增强尺寸稳定性，提高胶的机械性能，且添加量大，达到填充急补强双重作用。同时，它能使胶料表面光亮细腻。 4、涂料应用范围：水性涂料和油性涂料。应用特性：大大改善体系的触变性，可显著提高涂料的附着力，耐洗刷性，耐沾污性，提高强度和表面光洁度，并具有很好的防沉降作作用。部分取代钛白粉，降低成本。 5、油墨应用范围：适用于平版胶印油墨、凹版印刷油墨等。应用特性：使用纳米碳酸钙所配置的油墨，身骨及粘性较好，故具有良好的印刷性能；稳定性好；干性快且没有相反作用；由于颗粒小，故印品光滑，网点完整，可以提高油墨的光洁度，适用于高速印刷。 6、造纸应用范围：卷烟纸、记录纸、簿页印刷纸、高白度铜版纸以及高档卫生巾、纸尿布等。应用特性：造纸中加入纳米碳酸钙可以提高纸张的松密度、表观细腻性、吸水性；提高特种纸的强度、高速印刷性；调节卷烟纸的燃烧速度。详细说明： 1：在橡胶工业: 纳米级超细碳酸钙具有超细、超纯的特点，生产过程中有效控制了晶形和颗粒大小，而且进行了表面改性。因此其在橡胶中具有空间立体结构、又有良好的分散性，可提高材料的补强作用。如链状的纳米级超细碳酸钙，在橡胶混炼中，锁链状的链被打断，会形成大量高活性表面或高活性点，它们与橡胶长链形成键连结，不仅分散性好，而且大大增强了补强作用。值得注意的是，它不但可以作为补强填充料单独使用，而且可根据生产需求与其他填充料配合使用，如：炭黑、白炭黑、轻钙重钙、钛白粉、陶土等，达到补强、填充、调色、改善加工工艺和提高制品性能、降低含胶率或部分取代白炭黑、钛白粉等价格昂贵的白色填料的目的。 2：在涂料工业可作为颜料填充剂，具有细腻、均匀、白度高、光学性能好等优点，纳米级超细碳酸钙具有空间位阻效应，在制漆中，能使配方密度较大的立德粉悬浮，起防沉降作用。制漆后，漆膜白度增加，光泽高，而遮盖力却不下降，这一特性使其在涂料工业被大量推广应用。 3：在塑料工业由于纳米级超细碳酸钙具有高光泽度、磨损率低、表面改性及疏油性，可填充聚氯乙烯、聚丙烯和酚醛塑料等聚合物中，现在又被广泛应用于聚氯乙烯电缆填料中。 4：在造纸工业可用于涂布加工纸的原料，特别是用于高级铜板纸。由于它分散性能好，粘度低，能有效的提高纸的白度和不透明度，改进纸的平滑度、柔软度，改善油墨的吸收性能，提高保留率。 5：在油墨行业作为填料，可替代价格较高的胶质钙，并可提高油墨的光泽度和亮度。

碳酸钙项目工艺技术

国内纳米碳酸钙的生产现状及其发展出路

国内纳米碳酸钙的生产现状及其发展出路 2008/7/11/08:52 来源：上海环境热线纳米碳酸钙又称超微细碳酸钙,生产早已工业化，市场早已广泛形成。纳米碳酸钙应用于塑料工业，橡胶工业，作为填料与补强之用，起到降低制品的成本与增强制品品质的双重功效：应用于油墨行业、造纸业、涂料工业，作为填料使用，起到增稠防沉、提高产品性能以及降低产品的生产成本等多重功效；在饲料行业中可作为补钙剂，增加饲料含钙量；在化妆品中使用，由于其纯度高、白度好、粒度细，可以替代钛白粉。目前世界上能生产100nm以下的碳酸钙主要厂家有：英国的ICI公司、法国的Solvay公司、美国的矿物技术公司（MTI）、Pfizer公司、王子造纸公司、RessoWcesCasbec公司、日本的白石公司、日本丸尾钙公司等，产品主要用于橡胶、塑料、胶粘剂（含密封胶）、涂料油漆、涂布纸张、油墨、杀虫剂、蜡制品、搪瓷制品及化妆品等。日本是国际上开发和生产纳米碳酸钙最好和较早的国家，早在四、五十年代就生产出了微米级、纳米级碳酸钙，现已有纺锤形、立方形、链锁形等纳米级碳酸钙产品及改性产品50余种；美国着重于纳米碳酸钙在造纸和涂料上的应用；英国则主要从事填料专用纳米碳酸钙的研制，近20年来英国在汽车专用塑料用碳酸钙中占垄断地位。我国于20世纪80年代初开始纳米碳酸钙制备技术的研究，80年代末实现工业化生产，已研制出多种制备技术，主要有：间歇式碳化法、超重力法、多级喷雾碳化法、非冷冻法、垂直筛板塔式碳化法、内循环碳化塔制备法、喷射吸收法、“双喷”新工艺、自吸式搅拌反应器制备法、管式反应碳化法、微乳法制备法、超声空化法等。这些制备技术有些已成功地用于工业生产中，生产出不同晶型和不同用途的纳米碳酸钙产品，部分技术水平已达到甚至超过国际先进水平。目前已实现工业化的主要有间歇式碳化法、超重力法、多级喷雾碳化法、非冷冻法和膜分散微结构反应器制备纳米碳酸钙技术。一，间歇式碳化法。间歇式碳化法分为间歇鼓泡式碳化法与间歇搅拌式碳化法。 1间歇鼓泡式碳化法。间歇鼓泡式碳化法是国内外较常用的生产方法，该法是将净化后的氢氧化钙乳液降温到25℃以下，泵入碳化塔并保持一定液位，由塔底通入含有二氧化碳的窑气鼓泡进行碳化反应，通过控制反应温度、浓度、气液比、添加剂等工艺条件制备纳米碳酸钙。此法投资小、工艺过程及操作简单，但能耗较高，工艺条件难以控制，粒度分布较宽。广东广平化工实业有限公司从日本白石公司引进的、广东恩平市嘉维化工实业有限公司、安徽铜陵集团碳酸钙厂以及广东省龙门县精细碳酸钙厂早期的纳米碳酸钙生产装置就是采用这种技术生产的。

纳米碳酸钙的合成

纳米碳酸钙的合成谢英惠　何予基 (河北工业大学化工学院　天津市　300130) 摘　要:　以氢氧化钙和二氧化碳为原料,采用间歇碳化法合成了纳米碳酸钙,讨论了添加剂、碳化温度、二氧化碳浓度和氢氧化钙浓度对产物的影响。研究表明:当控制温度在 15℃～20℃,氢氧化钙浓度为5%～10%,采用高浓度二氧化碳并选用适当添加剂时,可生成粒径小于100nm 的碳酸钙粒子。关键词:　碳酸钙;碳化;纳米粒子;合成;添加剂中图分类号:T Q132.32　文献标识码:A 文章编号:1001-2214(2002)02-0014-03 Synthesis of Nanometer 2sized Calcium Carbonate X ie Y inghui He Y uji Abstract :　T aking Ca (OH )2and C O 2as materials ,the nanometer 2sized CaC O 3are prepared by batch carbonization.The in fluences of additive ,carbonization temperature ,C O 2concentration and Ca (OH )2concentration on the nanometer 2sized CaC O 3are investigated.The experiments show that when the is 15℃～20℃and the concentration of Ca (OH )2is 5%～10%,nanometer 2sized CaC O 3is formed by using concentrated C O 2and suitable additive. K ey w ords :　Calcium carbonate ;Carbonization ;Nanometer 2sized powders ;Synthesis ;Additive 收稿日期:2001-10-30 作者简介:谢英惠,男,1958年生,副教授,主要从事教学及化工新产品的研究,已发表论文20余篇。 1　前言纳米碳酸钙是粒径在100nm 以内的碳酸钙微粒,它具有与本体材料不同的量子尺寸效应、小尺寸效应、宏观量子效应和表面效应。在新材料、医药、高级油墨、橡胶、塑料和涂料等方面具有广泛应用前景。如粒径小于80nm 的碳酸钙粒子,可用于汽车底盘防石击的涂料,还可用于透明、半透明、无色颜料和塑料薄膜中,20nm 以下的碳酸钙,由于具有表面活性强和比表面积大的特点,可取代白炭黑,用作橡胶、塑料的补强剂[1]。目前,日本、美国和英国等在纳米碳酸钙生产技术、新产品开发和应用方面处于国际领先地位,我国从20世纪80年代开始纳米碳酸钙的研究开发,但总的来说还处于初始阶段,与日本等国相比,品种少、产量不高,纳米碳到钙仍需进口,因此,加紧纳米碳酸钙的开发研制具有重要意义。纳米碳酸钙的合成方法很多,常用的有两种,一种是通过机械粉碎将普通粉末超细化,另一种是采用化学方法,如碳化法,目前用机械直接将常规粉末材料变为纳米材料仍有许多困难,因此碳化法是制备纳米碳酸钙的主要方法,该法是用储量丰富、价格低廉的石灰石为原料,将其煅烧得到生石灰和窑气,将生石灰消化除杂,通过控制不同的反应条件,加入适当的晶形控制剂,碳化至终点,碳酸钙浆液经脱水、干燥、分级和表面处理后,可得到适合不同行业要求的多种形状碳酸钙纳米粒子。石灰乳碳化属多相反应,由于气、液、固三相的存在,碳酸钙的合成机理较为复杂,整个过程包括氢氧化钙固体的溶解、二氧化碳气体吸收以及碳酸钙粒子成核、生长。碳化反应过程由以下步骤组成[2]: (1)　Ca (OH )2(s )Ca 2+(aq )+2OH -(aq ) (2)　C O 2(g ) C O 2(aq ) (3)　C O 2(aq )+OH -(aq )HC O -3(aq ) (4)　HC O -3(aq )+OH -(aq )C O 2-3(aq )+H 2O (5)　Ca 2+(aq )+C O 32-(aq ) CaC O 3(s ) 以上反应的阻力主要包括:气膜扩散阻力、液膜 41 海湖盐与化工第31卷第2期

轻质碳酸钙的生产工艺

轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，分子式CaCO3 ，分子量100.09。轻钙是将石灰石等原料煅烧生成石灰（主要成分为氧化钙）和二氧化碳，再加水消化石灰生成石灰乳（主要成分为氢氧化钙），然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀，最后经脱水、干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸纳和氯化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀，然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积（2.4-2.8mL/g）比重质碳酸钙的沉降体积（1.1-1.4mL/g）大，所以称之为轻质碳酸钙。选含钙高的矿石入窑煅烧成石灰，经筛去煤渣后水洗得氢氧化钙水溶液，泵入反应釜中，抽窑中煅烧的尾气既二氧化碳入反应釜，中和至PH值到接近中性，加人磷酸直至PH值中性，泵入离心机中脱水后烘干、研磨成不同目数的轻质碳酸钙粉。轻质碳酸钙生产工艺主要分为两种：间歇鼓泡式碳化工艺，连续喷雾式碳化工艺。 1、传统轻质碳酸钙的生产方法传统轻质CaCO3生产工艺工业中轻质碳酸钙传统生产工艺是以石灰石为原料，石灰石在超过900℃煅烧，生成生石灰并释放出CO2。其生产工艺程为:石灰缎烧—熟石灰消化—石灰乳碳化—固液分离—干燥—包装。 2、钢渣生产轻质CaCO3工艺钢渣醋酸法生产轻质CaCO3的工艺为:醋酸介质将钙离子从钢渣中提取出来、硅的去除、CO2的溶解与碳酸化反应、纯净碳酸钙沉淀生成及过滤分离4个过程。 3、硝酸浸取磷石膏钙渣制备高品质轻质碳酸钙

粗制Ca(NO3)2溶液：用适量硝酸溶液浸取磷石膏钙渣，反应至无气泡产生，过滤，除去硝酸不溶物，得到含杂质的粗制Ca(NO3)2溶液.杂质主要成分是Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Mn(NO3)2等可溶性硝酸盐，以及SO2-4、PO3-4等阴离子。精制Ca(NO3)2溶液：在粗制Ca(NO3)2溶液中通入NH3，调节溶液pH值，进行调碱除杂.此时，溶液中的Al3+、Fe3+、Mn2+等阳离子生成氢氧化物而不溶，SO2-4、PO3-4等阴离子生成钙盐而不溶，过滤将这些干扰杂质除去，得到精制Ca(NO3)2溶液.碳化：将精制后的Ca(NO3)2溶液稀释到一定体积转移至四颈烧瓶中，控制反应温度，以及NH3和CO2气体的流量，进行碳化.洗涤：将沉淀过滤，进行多次洗涤，至滤液中无硝酸根离子为止。干燥：将洗涤后的沉淀在120℃的烘箱中干燥2h即可得到轻质碳酸钙产品。 4、氯化铵法制备轻质碳酸钙生石灰与NH4Cl反应生成CaCl2和NH3，过量的生石灰与水反应生成Ca(OH)2，溶液呈强碱性。除碱金属离子外的其他金属离子如Mg2+、Fe3+、Mn2+等生成氢氧化物而不溶，除卤素离子外的其他阴离子如SO2-4.PO3-4生成钙盐而不溶，它们与其他不溶性杂质可通过过滤除去。滤液通入CO2碳化生成CaCO3沉淀，过滤、洗涤可除去其他可溶性杂质。过滤出的CaCO3母液即NH4Cl溶液可循环使用。

年产10万吨纳米碳酸钙预可研001

年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙项目预可研报告省碳酸钙冠华矿业有限责任公司二 0一一年十一月

目录第一章项目概述 (1) 一、基本情况 (1) 二、项目概况 (1) 第二章承办单位的基本情况 (1) 第三章、原辅材料供应 (3) 一、石灰石 (3) 二、二氧化碳 (3) 三、电力 (3) 四、供水 (3) 第四章、产品销售及市场分析 (3) 第五章生产工艺和设备研究 (6) 一、技术来源 (6) 二、生产方法 (6) 三、生产工艺简述 (7) 四、技术路线 (8) 第六章产品特点及产品性能 (9) 第七章环境保护 (10) 一、石灰窑 (10) 二、固体渣 (10) 三、废水 (11) 四、粉尘 (11)

第八章工厂组织及劳动定员 (11) 第九章投资估算 (12) 第十章建设年限 (13) 十一章经济效益分析 (13) 一、测算说明 (13) 二、效益分析 (14) 十二章结论 (14)

第一章项目概述一、基本情况项目名称：年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙项目项目负责人：鲍恩伟项目建设单位：省碳酸钙冠华矿业有限责任公司建设地点：县天门镇（原料采区）、西联乡(加工区) 二、项目概况碳酸钙已被科技部、财政部、国家税务总局列入2002年出台的《中国高新技术产品目录》大类新材料，行业类别：无机非金属材料。广泛应用于塑料、橡胶、电线电缆、化学建材、造纸、日用化工、油墨油漆、医药、牙膏、黏合剂、密封材料等行业的二十多个工业部门。通过深入的市场调查研究，充分利用冠华矿业有限责任公司的矿产和土地资源，发挥碳酸钙现有的技术人才和品牌优势，对非金属产业进行整体升级，拟建设年产10万吨纳米碳酸钙及20万吨功能性碳酸钙项目。第二章承办单位的基本情况碳酸钙经过近二十年的发展，已形成年产15万吨级规模的全国行业龙头企业，位列全国行业第二强，是全国规模最大、品种齐全的碳酸钙专业生产企业。公司注册资本2080万元，员工300余人。公司拥有自营进出口权，并通过ISO9001：2000质量体系认证。“武南”

纳米碳酸钙的生产和用途

纳米碳酸钙的生产和用途杨小红　陈建兵　盛敏钢 (池州学院非金属材料研究中心　安徽池州　247000) 摘要　碳酸钙是自然界广泛存在的一种很普通的非金属材料,也是一种传统的无机盐化工产品。近年来,随着碳酸钙的超细化及表面改性技术的发展,纳米碳酸钙制备技术及应用,已成为国内外竞相开发的研究热点。本文就有关纳米碳酸钙的主要生产技术及其应用领域作一简介。关键词　纳米碳酸钙　生产　用途碳酸钙(化学式为CaCO3)在自然界广泛存在,它至少有6种矿物形式[1]:无定形碳酸钙(amor2 p hous CaCO3)、球霰石(vaterite)、文石(aragonite)、方解石(calcite)、单水方解石(monohydro calcite)和六水方解石(ikaite,CaCO3?6H2O),是大理石、石灰石、白垩等天然矿物的主要成分,也是贝壳、珊瑚礁、珍珠的构成成分。在工业上,碳酸钙作为一种重要的无机盐化工产品,物美价廉。根据生产方法不同,碳酸钙分为两大类、多种型号,以满足不同行业、不同用途的需要[2]。以方解石、大理石、白垩、贝壳、石灰石等为原料经机械粉碎及超细研磨等用物理方法制取的碳酸钙粉体产品称重质碳酸钙,以GCC表示;以石灰石为原料经煅烧、消化、碳酸化、分离、干燥分级等化学方法制取的产品称轻质碳酸钙,以PCC表示。普通型的重质碳酸钙和轻质碳酸钙,通常作一般填料和白色颜料使用。纳米碳酸钙是20世纪80年代运用纳米技术加工发展而成的一种新型轻质碳酸钙产品,粒径通常在20～100nm之间。由于碳酸钙粒子的超细化,其晶体结构和表面电子结构发生变化,产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应,且粒径细而均匀、分布窄、比表面积大、表面活性及分散性好、表面能高,使其在实际使用中体现了很多普通碳酸钙材料所不具备的更加优异的性能,用途更为广泛。如可广泛大量应用于注塑、挤出、PVC型材、管材、汽车涂料、密封胶、粘结剂涂料、油墨、橡胶等行业,碳酸钙产品的附加值得到很大提高,很快引起了世界各国的普遍关注,现已成为无机非金属材料研究和企业竞争投资的热点[3]。 1　纳米碳酸钙的主要工业生产技术[4] 纳米级超细碳酸钙的粒径很小(一般为1nm～100nm),用物理方法生产纳米级超细碳酸钙很困难,特别是物理方法不能制备高活性晶形。因此,国内外都在研究化学方法,其中碳化法是生产纳米级超细碳酸钙的主要方法。纳米碳酸钙的工业化生产工艺主要有:间歇鼓泡碳化法、连续喷雾碳化法、超重力反应结晶法等。 111　间歇鼓泡碳化法间歇鼓泡碳化法是目前国内外大多数厂家所采用的工艺。根据碳化塔中是否有搅拌装置,该法又可分为普通间歇鼓泡碳化法和搅拌式间歇鼓泡碳化法。该法是在锥底圆柱体碳化塔中加入精制氢氧化钙悬浊液和适当的添加剂,然后从塔底通入二氧化碳进行“碳化”,得到所要求的碳酸钙产品。在反应过程中需要严格控制反应条件,如碳化温度、二氧化碳流量、石灰乳浓度及搅拌速度,并加入适当的添加剂。该法投资少、操作简单,但生产不连续,自动化程度低,产品质量不稳定,主要表现在产品晶形不易控制、粒度分布不均、不同批次产品的重现性差。目前国内多数厂家采用此法来生产轻质碳酸钙。 112　连续喷雾碳化法连续喷雾碳化法是将石灰乳用喷头喷成雾状,从塔顶喷下,将一定浓度的CO2以某一速度从塔底上升,与雾状石灰乳发生反应。一般采用三级串联碳化工艺。精制石灰乳从第一级碳化塔顶部喷雾成0101nm～011mm的液滴加入,二氧化碳从塔底通入,二者逆流接触发生碳化反应。反应混合液从塔底流出,进入浆液槽,添加适当的分散剂处理后,喷雾进入第二级碳化塔继续碳化;然后再经表面活性处理、喷雾进入三级碳化塔碳化制得粒径可达40～80nm的最终产品。该法生产效率高,碳化时间短,产品晶型、粒度容易控制,可制得优质稳定的纳米碳酸钙产品,经济效益可观,并能实现连续自动大规模生产,具有很高的科技含量,但设备投资较大。113　超重力反应结晶法超重力反应结晶法技术的特征是以强化气液传质过程为基本出发点。其核心在于碳化反应是在超重力离心反应器(旋转螺旋或填充床反应器)中进行,利用填充床高速旋转产生的几十到几百倍重力加速度,可获得超重力场环境。通过CO2和Ca(O H)2悬浊液在超重力专用设备中逆流接触,使 ? 5 ? 2007年第10期化　学　教　育

纳米碳酸钙制备工艺分析

纳米碳酸钙制备工艺分析纳米碳酸钙又被称为超微细碳酸钙，其平均粒子直径大约为40nm。工艺实验室制备超细碳酸钙通常采用碳化法、复分解法、微乳法三种途径，工业上则一般采用碳化法。 1、纳米碳酸钙的制备方法（1）复分解法复分解法是在一定条件下，将水溶性钙盐（如氯化钙，硫酸钙等）与水溶性碳酸盐（如碳酸铵，碳酸钠等），通过液相到固相的反应过程制得纳米碳酸钙。实验室使用这种方法制取碳酸钙时，可以通过控制反应物浓度、反应温度、生成物的过饱和度以及加入适当的添加剂等操作方法，得到粒径小于0.1μm、比表面积大、具有较好溶解性的无定形碳酸钙产品。这种方法制得的纳米碳酸钙纯度比较高，也有具有很好的白度，但在制取不同晶形的产品时需要很高的成本，所以目前国内外很少采用这种方法工业制取纳米碳酸钙。（2）碳化法 ①间歇鼓泡碳化法与复分解法不同，间歇鼓泡碳化法是目前国内外制备纳米碳酸钙广泛采用的方法。其操作步骤是首先将1.04-1.06g/cm3的Ca（OH）2浆液降温到25℃以下，再将浆液打入到碳化塔中，注意保持一定的液位，然后从碳化塔的底部向塔内通入CO2或者CO2和空气的混合气体，控制合理的溶液浓度、反应温度、气液比以及添加剂等条件，可以间歇制得纳米级碳酸钙。 ②连续喷雾法也是通过碳化法来制取纳米碳酸钙，步骤是将Ca（OH）2浆液通过压力式喷嘴从碳化塔的顶部向下呈雾状喷出，与此同时从塔的底部向上通入CO2或者CO2和空气的混合气体，使喷下的Ca（OH）2浆液与CO2充分接触，发生反应。这

种方法明显增加了CO2气体和Ca（OH）2浆液的接触面积，反应过程可以通过控制石灰乳的浓度、液滴直径、流量、反应气液比等条件，在常温下制得直径在0.04-0.08μm的纳米碳酸钙。通过连续喷雾法制得的CaCO3粒径分布窄，颗粒形状比较规则，而且容易分散，综合品质要优于间歇鼓泡法，但由于这种方法能耗较大，而且喷嘴容易发生堵塞，造成了高额生产成本，故难以普及。（3）微乳法微乳法是近年来刚刚发展起来的一种制备纳米微粒的方法。这种方法的操作步骤是分别将可溶性碳酸盐和可溶性钙盐溶解到组成成分完全相同的两份微乳液中，在一定条件下进行混合反应。这样可以在较小区域内控制晶粒的成核与生长，完成后再将晶粒与溶剂分离，就可以得到纳米碳酸钙微粒，其粒径几乎都控制在几纳米到几十纳米之间。 2、工业上制备纳米碳酸钙的工艺（1）工艺流程工艺流程将一定量的生石灰，按水灰比8：1的比例放入80℃的热水中进行消化，完成后就得到了氢氧化钙粗溶液，将其陈化24小时，用200目的筛网过筛，得到精制的氢氧化钙浆料。将精制氢氧化钙浆料放入玻璃反应器，加入适量添加剂，设置合适的碳化温度，调整合适的搅拌速度，经转子流量计通入二氧化碳和氮气的混合气体或者纯净的二氧化碳气体，就开始了碳化反应。当反应体系呈酸性，也就是pH值下降到7以下后，继续碳化15分钟，就得到了纳米碳酸钙溶液。将所得浆料升温至80℃，加入一定量硬脂酸钠保温2小时，过滤、干燥、粉碎后即得纳米碳酸钙固体。

碳酸钙可行性报告书

广元大业能源发展有限公司 15万吨/年碳酸钙系列产品（轻钙、纳米钙）可行性研究报告北京恒科达技术咨询有限公司法定代表人：刘祝增总工程师：沈锦祥二○○八年八月．目录第一章总论…………………………………………………… 4 一、概述 (4) 二、可行性报告结论 (5) 三、建筑面积与工艺占地 (7) 第二章市场预测 (9) 一、国内市场 (9) 二、国外市场 (10) 12 三、市场价格现状与预测…………………………… 12 四、市场竞争力、产品销售预测…………………… 12 五、市场风险………………………………………… 第三章 12 生产技术方案………………………产品生产规

模、一、生产规模………………………………………… 13 生产工艺技术方案的选择……………………… 13 二、三、生产工艺流程 (13) 15 主要化验设备投资………………………………四、第四章 17 原料辅助材料及燃料供应………………………… 17 一、原料供应………………………………………… 小的质量要求………二、生产工艺对原料、燃料、 17 20 ………………………………第五章建厂条件和工厂概况地貌……………………一、厂区地理位置、地形、20 二、气候条件 (20) 节能第六章………………………………………………… 22 一、 22 能耗指标………………………………………… 节能措施综………………………………………二、22 23 ……………………………………………环境保护第七章．一、环境保护的意义 (23) 二、我国现执行的环境质量标准及排放标准 (23)

三、轻钙生产的主要污染源和排放点 (24) 四、主要污染物的类型及排放量 (24) 五、环境治理保护措施 (25) 六、环境绿化工作 (26) 七、环保治理费用 (26) 27 ………………………………第八章劳动保护与安全消防 27 一、劳动保护与安全卫生国家标准………………… 27 二、本拟建项目生产过程中安全生产……………… 28 三、消防工作………………………………………… 29 ……………………………………………第九章经济分析 29 一、产品性质………………………………………… …………29 二、工业轻质碳酸钙标准HG/T2226－2000 碳酸钙国家标准………………30 三、超微细（纳米）第一期建设工程经济分析………………………30 Ａ、Ｂ、第二期建设工程经济分析 (36) 第三期建设工程经济分析………………………42 Ｃ、 49 第十章第一期建设工程物料平衡计算…………………… 49 一、计算依据…………………………………………数据选择…………………………………………49 二、 /年产