碳酸钙(CaCO3)是一种无机化合物,俗称灰石、石灰石、石粉、大理石等。碳酸钙呈中性,基本上不溶于水,溶于盐酸。它是地球上常见物质之一,存在于霰石、方解石、白垩、石灰岩、大理石、石灰华等岩石内,亦为动物骨骼或外壳的主要成分。碳酸钙也是重要的建筑材料,工业上用途甚广。
一、碳酸钙的分类
根据碳酸钙生产方法的不同,可以将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。根据碳酸钙粉体平均粒径(d)的大小,可以将碳酸钙分为微粒碳酸钙(d>5μm)、微粉碳酸钙(1μm)、超细碳酸钙(0.02μm)。根据组成碳酸钙的原子和离子的排列是否有规律,可以将碳酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。此外,还有纳米碳酸钙等。
重质碳酸钙
重质碳酸钙(俗称重钙)是用机械方法(用雷蒙磨或其它高压磨)直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等制得的。
轻质碳酸钙
轻质碳酸钙(俗称轻钙),又称沉淀碳酸钙,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。或者先用碳酸钠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。
胶体碳酸钙
胶体碳酸钙,又称活化碳酸钙、改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙或白艳华,简称活钙,是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重钙碳酸钙进行表面改性而制得。由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都具有补强作用,即所谓的“活性”,所以习惯上把改性碳酸钙都称为活性碳酸钙。
性质:白色细腻、轻质粉末,粒子表面吸附一层脂肪酸皂,使CaCO3具有胶体活化性能。比重1.99~2.01。
晶体碳酸钙
性质:纯白色,六方结晶型粉末。比容1.2~1.4毫升/克。溶于酸,几乎不溶于水。
纳米碳酸钙
纳米碳酸钙(超细碳酸钙)用于塑料中与树脂亲合性好,可有效增加或调节材料刚性、韧性以及弯曲强度等,并可改善塑料加工体系的流变性能,降低塑化温度,提高制品尺寸稳定,耐热性及表面光洁性;在NR,BR,SBR等橡胶体系中,容易混练,分散均匀,并可使胶质柔软,还能提高压出加工性能和模型流动性.使橡胶制品具有表面光滑,伸长率大,抗张强度高,永久变形小,耐弯曲性能好,耐撕裂强度高等特点。
二、碳酸钙在各个行业中的应用
碳酸钙被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、胶黏剂、密封胶等行业,还可应用于牙膏、食品、医药、词料、建材、化纤等行业。
碳酸钙在造纸业的应用
在造纸工业使用碳酸钙,可使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀、摩擦度低、易排湿以及易干燥等。造纸工艺由酸性转向碱性和中性,碳酸钙就开始大量应用于造纸行业中,目前造纸业是碳酸钙的应用领域,每年的用量超过1000多万吨,代替木桨和其他颜料,改善纸张的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。
碳酸钙在涂料业的应用
碳酸钙是涂料的填料,具有明度高、吸油量低,密度小以及廉价易得等优点,对乳液需要量低,既降低乳胶漆的成本,又起骨架作用,提高涂膜厚度、硬度、耐磨性等。同时,超细化的重质碳酸钙具有很强的空间位隔能力,应用于涂料中可以充分发挥钛白粉的遮盖力作用,减少钛白粉的添加量。目前中国每年涂料的年产量在1400万吨左右,该行业对于重钙的需求量大概在300万吨左右。
碳酸钙在塑料业的应用
我国塑料制品的年产量已超过3000万吨,用粉体作为填料的占塑料制品总量的10%,而碳酸钙在各种粉体填料总量的70%计算,目前我国塑料工业每年使用的各种规格碳酸钙至少在210万吨以上,拥有广阔的市场。碳酸钙因价格低廉、使用方便、副作用少等众多优点而成为塑料加工行业的填料材料。在塑料中添加碳酸钙可以提高塑料制品的尺寸稳定性,提高塑料制品的硬度和刚性,碳酸钙的添加可以改变塑料的流变性能,碳酸钙粉体有助于与其他组分的混合,改善塑料的加工性能,提高塑料的散光性,由于碳酸钙具有很高的白度,在塑料制品中有很好的增白作用,对塑料制品的消光性有很大的改进。另外,碳酸钙的价格远低于塑料价格,可以增加制品的容积,碳酸钙的添加会使塑料制品的成本降低。
碳酸钙在橡胶业的应用
碳酸钙填充在橡胶之中,可以增加制品的容积,具有填充作用,从而节约昂贵的橡胶用量来达到降低成本的目的。碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗拉伸强度、耐磨性、撕裂强度。碳酸钙填量的增加也大大的减少橡胶的硫化时间,并在天然橡胶和合成橡胶中有显著的补强作用,同时可以调整稠度,是一种优等的无毒性环保材料。
碳酸钙在油墨中的应用
碳酸钙经表面改性后添加到油墨中,所配制的油墨,身骨及粘性较好,并有良好的印刷性能,且稳定性很高,细微的颗粒与其它原料混合易相容,故印品光滑,网点完整,遮盖力强,光泽度与铝钡白相当。作为填料,可以提高油墨的光泽度和亮度,降低成本。
碳酸钙在胶粘剂中的应用
碳酸钙作为半补强填料用于胶粘剂中,可以改变胶层性能,降低胶粘剂成本,基本上与基料不起反应。在胶粘剂中加入一定量的碳酸钙能增加其粘接强度、硬度、耐热性、尺寸稳定性、降低固化收缩率和线膨胀系数。如常用的玻璃胶,不使用补强填料粘结力变很差,加入碳酸钙,可以提高粘接接头的强度,增加表面硬度,增加粘度和热导率,增加抗冲击韧性和耐磨性,改善胶粘剂的耐介质性能,降低成本。
三、碳酸钙应用中的水分指标要求
普通工业沉淀碳酸钙水分要求
橡胶和塑料应用:优等品≤0.4%,一等品≤0.5%
涂料用:优等品≤0.4%,一等品≤0.6%
造纸用:等品≤1%,一等品≤1%
工业微细沉淀碳酸钙和工业微细活性沉淀碳酸钙水分指标要求
工业微细沉淀碳酸钙:优等品≤0.4%,一等品≤0.6%
工业微细活性沉淀碳酸钙:优等品≤0.3%,一等品≤0.5%
工业活性沉淀碳酸钙水分指标要求:
一等品≤0.4%,合格品≤0.6%
纳米碳酸钙水分指标:≤1.0%
橡胶塑料用:I≤0.4%,II≤0.4%,III≤0.5%
密封胶、胶粘剂:I≤0.5%,II≤0.5%
胶印油墨用:I≤0.6%,II≤1.0%
涂料用:≤0.5%
工业重质碳酸钙水分指标
重质碳酸钙:
优等品≤0.4%,一等品≤0.5%,合格品≤1.0%
活性重质碳酸钙:
一等品≤0.5%,合格品≤0.7%
造纸粉状超细、细、粗粒度填料级研磨碳酸钙水分指标:≤0.5%
牙膏工业用轻质碳酸钙水分指标:≤0.5%
牙膏用重质碳酸钙水分指标:≤0.2%
低砷碳酸钙水分技术:≤2%
浆状和膏状碳酸钙固含量指标要求
浆状固含量15-30%
膏状固含量≥40%
钻井液用超细碳酸钙固含量指标要求
固含量:I:15-30%,II≥40%
四、碳酸钙水分控制的意义
碳酸钙水分控制不好,如果水分含量过高势必会影响他的白度,白度减低价格也会偏低,与空气中的水分和二氧化碳反应成碳酸氢钙,影响其属性。碳酸钙受潮或天气变化原因,导致产生气泡,容易结块。
五、碳酸钙水分检测方法
对于碳酸钙生产企业和使用企业,检测碳酸钙水分的方法是GB /T 19281-2003 《碳酸钙分析方法》。该法的操作过程是称取约2g试样,置于( 105士5) 恒温干燥箱内干燥至恒重后取出,称量,计算其水分含里。检测过程耗时长、效率较低。
近红外水份仪:利用光谱吸收原理,把被测物体含水量的高低通过红外水分光谱吸收峰的大小表现出来,再把这种大小变化的光信号转化为电信号,然后经过一系列算法得出被测物体含水量。
产品优势
绿色无损:无需取样,非接触检测物料。
快速稳定:每秒钟输出结果60次,重复率高达0.02%
高精度:测量精度可达0.1%。
支持多种数据传输:4-20mA,RS485信号传输,无线传输。
经济效益
提升产品质量,提高企业经济效益。
实现水分自控,降低劳动强度。
提高检测效率,实现节能降耗。