碳酸鈣是什麼

碳酸鈣是什麼

碳酸鈣，俗稱灰石

、石灰石、石粉、大理石等。它是地球上常見物質之一，存在於方解石
、文石、白堊、石灰石、大理石

、石灰華等岩石內，也可為動物骨骼或外殼的主要成分。

從化學組成角度解釋
，C、O、Ca三種化學元素結合可成為CaCO₃，因此碳酸鈣是一種無機化合物。它的相對分子質量為100.09，其中氧化鈣（CaO）占56.03%，二氧化碳（CO2）占43.97%。

碳酸鈣粉體

01

碳酸鈣原礦

方解石（calcite）的化學分子式為CaCO3
，其理論化學組成為：CaO56.03%，CO243.97%；常有MgO、FeO
、MnO等類質同象代替。
方解石集合體呈板狀或纖維狀
、致密塊狀、粒狀（大理石）、土狀（白堊）、多孔狀、鍾乳狀和鮞狀
、豆狀、結核狀
、葡萄狀及晶族狀等。方解石無色（冰州石）或白色，有時被鐵、錳、銅等元素染成淺黃色、淺紅色、紫色、褐色。根據其晶體大小規則不一分為大方解和小方解。解理完全，硬度3
，密度2.6～2.8g/cm3。
石灰石（limestone）主要化學成分為碳酸鈣（CaCO3），以方解石微粒狀呈現，晶體形態複雜
，常呈偏三角麵體及菱麵體，淺灰色或青灰色，致密塊狀
、粒狀
、結核狀及多孔結構狀。石灰石的化學成分主要有CaO、MgO
、CO2等
，礦物成分主要為方解石
，其次為白雲石等

，莫氏硬度3～4，密度2.5～2.8g/cm3。
大理岩（marble）主要化學成分是CaCO3，占95%以上，其次是MgCO3、SiO2等，此外含有少量蛇紋石
、透閃石
、透輝石
、金雲母、鎂橄欖石
、石英和矽灰石等特征變質礦物。由於大理岩的原岩組分和變質條件存在較大差異
，因而不同地區、不同產狀和不同類型的大理岩的化學成分往往有較大變化。其中方解石型大理岩的主要成分為CaCO3
；白雲石型大理岩主要為CaCO3
、MgCO3；大理岩的密度一般在2.6～2.8g/cm3

，莫氏硬度3。
白雲石（dolomite）為菱鎂礦（MgCO3）和方解石（CaCO3）組成為1∶1的鹽，化學式為：CaMg（CO3）2 或CaMg（CO3）2，化學組成（w）為：CaO 34.1%
，MgO2 18.6%，CO2 47.73%。晶體屬三方晶係的碳酸鹽礦物。
白雲石的晶體結構與方解石類似，晶形為菱麵體，晶麵常彎曲成馬鞍狀，聚片雙晶常見
，多呈塊狀
、粒狀集合體。純白雲石為白色，因含其他元素和雜質有時呈灰綠
、灰黃、粉紅等色，玻璃光澤。三組菱麵體解理完全，性脆。摩氏硬度3.5-4。

02

碳酸鈣製備技術

化學方法
分為碳化法、蘇爾維法、聯鈣法、苛堿法和氯化鈣-蘇打法，五種方法。其中應用最多的是碳化法，其次是氯化鈣-蘇打法，其它三種方法應用很少。
（1）碳化法生產碳酸鈣，其基本方法如下：

碳化法
（2）蘇爾維法（Solvay），即在生產純堿的過程中聯產碳酸鈣。
其化學反應過程如下：

（3）其它方法

氯化鈣—蘇打法

苛化法
物理方法
也稱研磨法，即由天然礦物直接經機械粉碎所得產品，因其比重大於輕鈣


，故名重質碳酸鈣（簡稱重鈣
，GCC）。
其加工過程又分為幹法和濕法兩種研磨工藝

，產品分普通型，如雙飛粉200目、三飛粉（325目、45~125μm）
、細粉（325~1250目、10~45μm）
，超細型（>1250目、2~10μm），超細活性型（經表麵活化處理）三種。

03

碳酸鈣用途分類

1.

橡膠專用鈣（Calcium Carbonate
，Rubber）

2.

3.

4.

塑料專用鈣（Calcium Carbonate，Plastic）：GCC
，可細分為PVC專用PCC、GCC，PE專用PCC、GCC和PP專用PCC
、GCC等。

5.

6.

7.

塗料專用鈣（Dope Calcium Carbonate）：還可進一步細分為油漆專用鈣、塗料專用鈣。

8.

9.

10.

油墨專用鈣，也稱透明鈣（Calcium Carbonate
，Printing）。

11.

12.

13.

造紙專用鈣（Calcium Carbonate，Paper）：造紙專用PCC

、GCC。

14.

15.

16.

食品專用鈣（Edible Calcium Carbonate）：葡萄糖酸鈣、乳酸鈣等。

17.

18.

19.

藥典專用鈣（Medicinal Calcium Carbonate），如：發酵專用碳酸鈣用於生產抗生素。

20.

21.

22.

生物專用鈣（Biologic Calcium Carbonate），如：膠囊專用鈣
、生物鈣片等。

23.

04

碳酸鈣晶型和形貌分類

對(dui)納(na)米(mi)碳(tan)酸(suan)鈣(gai)來(lai)說(shuo)
，晶(jing)型(xing)是(shi)一(yi)個(ge)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)技(ji)術(shu)指(zhi)標(biao)。因(yin)為(wei)不(bu)同(tong)晶(jing)型(xing)的(de)產(chan)品(pin)適(shi)用(yong)於(yu)不(bu)同(tong)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)，隻(zhi)有(you)依(yi)據(ju)具(ju)體(ti)的(de)用(yong)途(tu)來(lai)確(que)定(ding)合(he)適(shi)的(de)產(chan)品(pin)晶(jing)型(xing)，才(cai)能(neng)生(sheng)產(chan)出(chu)適(shi)銷(xiao)對(dui)路(lu)的(de)產(chan)品(pin)。
碳酸鈣的晶型有三種：方解石、文石、球霰石

，分別屬於三方
、正交和六方晶係，但其形貌有幾十種
，常見的形貌隻有數種。
（1）無規則形碳酸鈣
即以天然的方解石、石灰石、大理石

、白堊等為原料

，由機械粉碎或氣流粉碎到一定的細度標準
，因其相對比沉澱碳酸鈣重，故名重質碳酸鈣、重質微細碳酸鈣等都是無規則體。
在電子顯微鏡下可觀察其顆粒大小差異較大，而且顆粒外有一定棱角，GCC的比表麵積小，約為1m2/g左右，吸油值為20～27ml/100g左右。
FGCC平均粒徑可達3μm以下，比表麵積為1.45～2.1m2/g，吸油值為48ml/100g左右。
總之，GCC具有形狀不規則
、粒徑分布寬、密度大、比表麵積小
、吸油值較低等特點。
（2）紡錘形碳酸鈣
普通輕鈣產品，無需添加任何晶型導向劑
，晶型為兩頭尖，如紡錘。其長徑為5～12μm，短徑為1～3μm。
如果加入的結晶控製劑為H2O2和螯合劑等還可得到短徑為0.1～1μm的小紡錘

，其粒徑為100～1000nm
，長徑比為3～4
，在幹燥過程中不產生二次凝聚，分散性非常好。
（3）立方形碳酸鈣
碳化反應前期，在氫氧化鈣漿液中添加硫酸、或硫酸鋁
、硫酸鋅等硫酸鹽、或多聚磷酸鈉等晶型導向劑，可生產出立方體形的超細碳酸鈣產品，其粒徑為5-100nm，且粒度均勻
、分散性好、吸油值較低。
日本白石工業株式會社以Al2（SO4）3或ZnSO4為晶型導向劑，采用兩段噴霧碳化法製得了平均粒徑為5-20nm的立方體形納米碳酸鈣。鄭嵐等以硫酸為晶型導向劑，采用間歇鼓泡碳化製備了平均粒徑為45nm的立方體形納米碳酸鈣。
（4）針狀形碳酸鈣
也稱為晶須狀碳酸鈣
，以焦磷酸鈉溶液、或氯化鍶
、或硫酸鈉溶液作為晶型導向劑，可得到超細針狀碳酸鈣晶體。福建師範大學許兢等利用尿素水解法，在蒸汽壓力鍋中、恒定高溫高壓下
，無須加入晶型導向劑
，就能製備出高純度的晶須碳酸鈣。
針狀納米碳酸鈣具有白度高、生產成本低、強度高
、填充性能好等優點，有望取代玻璃、石綿等纖維材料和昂貴的鈦酸鉀、碳化鈦（TiC）等晶須材料
，在造紙、塑料、橡膠和塗料等工業領域大量使用。
（5）鏈鎖形碳酸鈣
通過在碳化反應前期，添加六偏磷酸鈉、乙二胺四乙酸與氯化鋁、或者順丁稀二酸等添加劑
，或在碳化過程中加入三氯化鋁等都可得到納米級鏈鎖形超細碳酸鈣
，其平均粒徑能達到10-100nm

，長徑比為1:5-50左右。
（6）球形碳酸鈣
qiuxingtansuangaizaiduoshuqingkuangxiashiyouqiuxianshishengchangerchengde
，danqiuxianshishuyurelixuezuibuwendingdejingxing，jiyixiangwenshihefangjieshixingzhuanhua。yinci，qiuxingtansuangaizhuyaotongguorengonghechengdefangshihuode。
目前，人工合成球形碳酸鈣的方法主要有碳化法、複分解法
、生物仿生合成法
、微乳液法等。黎聲鵬等以高濃度的氫氧化鈣作為原料
，乙醇-水作為溶劑
，L-天冬氨酸作為晶型控製劑製備出球形度高、分散性好、粒徑分布窄的球形碳酸鈣。

05

碳酸鈣粒徑分類

微粒碳酸鈣

，粒徑>5000nm；
微粉碳酸鈣
，粒徑範圍為1000~5000nm；
微細碳酸鈣
，粒徑範圍為100~1000nm；
超細碳酸鈣，粒徑範圍為20~100nm；
超微細碳酸鈣
，粒徑<20nm。
通常把超細碳酸鈣和超微細碳酸鈣又合稱納米級碳酸鈣。

06

部分關鍵屬性

（1）沉降體積
沉降體積（Sedmentation Bulk）是單位質量的產品碳酸鈣在100ml水中震蕩並靜置3h後所具有的體積（ml）。沉降體積越大，說明產品粒度越小、密度越輕、產品檔次越高。輕質碳酸鈣的沉降體積（2.4-2.8ml/g）比重質碳酸鈣的沉降體積（1.1-1.4mL/g）大，納米碳酸鈣的沉降體積（3.0~4.0ml/g）又要大於輕質碳酸鈣。
（2）吸油值
碳酸鈣的吸油值（OilAbsorption Number）與其顆粒間的空隙及其表麵性能
、比表麵積有關。顆粒大、粒度分布均勻
、表麵光潔的產品，比表麵積小，吸油值低；反之，顆粒微細
、粒度分布不均勻
、晶體結構複雜或者有缺陷，比表麵積大，則吸油值高。
對於活性鈣來說，其吸油值遠小於普通碳酸鈣，並隨碳酸鈣表麵吸附的活性含量的增加，吸油值呈下降趨勢。
（3）親水性
普通碳酸鈣未經活化處理，呈親水性（Hydrop Hilicity），與水可以按不同比例混合，經攪拌之後，靜置幾小時皆沉澱在水中；經活化處理後的沉澱碳酸鈣一般呈疏水性（Hydrop Hobicity）
，與水不相溶，再三攪拌之後，碳酸鈣始終懸浮在水麵上。
（4）pH值
重鈣pH值為8~9；輕鈣pH值為9~10
碳酸鈣水溶液的pH值為9. 5~10. 2；空氣飽和碳酸鈣水溶液的pH值為8. 0~8. 6

總結

準zhun確que的de認ren識shi碳tan酸suan鈣gai有you助zhu於yu企qi業ye生sheng產chan出chu更geng好hao的de產chan品pin
，能neng讓rang下xia遊you企qi業ye在zai進jin行xing不bu同tong配pei方fang設she計ji時shi選xuan取qu適shi合he自zi己ji的de碳tan酸suan鈣gai，科ke學xue生sheng產chan，按an需xu要yao選xuan材cai，既ji能neng達da到dao補bu強qiang效xiao果guo又you能neng降jiang低di成cheng本ben。

本篇文章出自粉體網（公眾號）
該文章僅作學習之用
，如實際著作權人發現該文章可能侵犯其權利的


，請與我公眾號管理人員聯係