轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙是将石灰石等原料段烧生成石灰(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。
制备方法
轻质碳酸钙的生产方法有多种,但在国内的工业生产的主要是碳化法。
1、碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。
2、纯碱(Na2CO3)氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即可生成碳酸钙沉淀。
3、苛化碱法:在生产烧碱(NaOH)过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。在纯碱水溶液中加入消石灰即可生成碳酸钙沉淀,并同时得到烧碱水溶液,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。
4、联钙法:用盐酸处理消石灰得到氯化钙溶液,氯化钙溶液在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化便得到碳酸钙沉淀。
5、苏尔维(Solvay)法:在生产纯碱过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。饱和食盐水在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化,便得到重碱(碳酸氢钠)沉淀和氯化铵溶液。在氯化铵溶液中加入石灰乳便得到氯化钙氨水溶液,然后用二氧化碳对其进行碳化便得到碳酸钙沉淀。
基本用途
造纸
造纸行业是碳酸钙的最大市场之一,重质碳酸钙填料主要用于除卷烟纸、过滤纸和特种低定量信息用纸外的印刷纸、广告用纸、办公用纸、书写纸等。轻质碳酸钙相较重质碳酸钙的质量更好,具有粒度细、白度高、价格低、起泡性低和印刷适应性好等优点,非常适合用做造纸填料,可以基本满足纸张印刷和光学性能要求。
相关分析表明,纺锤状超微细粒度的碳酸钙不需改性就可以提升高级纸张的质量和防磨损性,而且在纸浆中填充纺锤状碳酸钙,可以模拟微细纤维,会有大量的细小气室,因此获得极好的平滑度及可印刷性。
橡胶
轻质碳酸钙大量用于橡胶制品中,如轮胎,输送带胶管、胶布及医用橡胶制品,可以减少橡胶用量,降低成本还可以起到补强和半补强的作用。轻质碳酸钙填入橡胶能获得比纯橡胶硫化物更高的抗张强度耐磨性,撕裂强度,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。
相对而言,针状碳酸钙的增强补韧性能比普通填料的增韧性功能强,在材料中填充后,可以改善材料的强度、硬度及耐磨性等方面的性能。
塑料
轻质碳酸钙在塑料制品中能起到一种骨架作用,对塑料制品尺寸的稳定性有很大作用,能提高制品的硬度,还可以提高制品的表面光泽和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸钙耐热性可以提高,由于轻质碳酸钙白度在90%以上,还可以取代昂贵的白色颜料起到一定的增白作用。
油漆
碳酸钙是油漆生产中重要的填充剂,细度和颗粒分配决定了油漆的透明度。轻质碳酸钙在油漆行业中的用量较大,是不可缺少的骨架,在稠漆中用量为30%以上,酚醛磁漆用量4-7%,酚醛细花纹皱纹漆39%以上。
涂料
相对于重钙而言,由于轻钙是人工合成的,晶型与组成易于控制,因而可赋予轻钙多种功能,相对较高的比表面积使粉体在涂层中的补强效果明显优于重钙。普通的轻钙除部分用于建筑涂料、纸张涂料、粉末涂料外,主要用于防腐蚀涂料(包括船舶涂料、集装箱涂料、车辆底漆、桥梁及钢结构防腐等),超微细轻钙除作为填料外,还具备一定的耐水性、缓蚀性。
油墨
轻质碳酸钙应用于油墨,能使漆膜光泽清晰、持久;使油墨的印刷色调优雅、均匀,其良好的半透明性、光泽度和流动性还能降低涂料和油墨成本。球形和立方形的纳米碳酸钙,其疏散性、透明性、光泽度、遮盖力等性能均优于其他填料,广泛用于快速印刷和激光排版领域的优质油墨中。
医药
轻质碳酸钙在药品配方中用作中和剂、助滤剂、缓冲剂和溶解剂以及填料和钙源补充剂。且中空结构的碳酸钙在生物相容性方面功能比较好,可作为药物传递和诊断标志物。