輕質碳酸鈣是化學工業生產中的一種基礎原料。它廣泛應用于橡膠、塑料、造紙、涂料、醫藥保健和農藥生產領域,是一種理想的化工生產填充劑,用輕質碳酸鈣做填充劑制成的成品具有防水,絕緣、美觀輕便、堅固耐用、光滑凈高等獨特能和優質。并能夠降低生產成本,提高質量,增加效益。
輕質碳酸鈣(LightCalciumCarbonate)又稱沉淀碳酸鈣(PrecipitatedCalciumCarbonate,簡稱PCC)是將石灰石等原料段燒生成石灰(主要成分為氧化鈣)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分為氫氧化鈣),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀,最后經脫水、干燥和粉碎而制得,或者先用碳酸鈉和氯化鈣進行復分解反應生成碳酸鈣沉淀,然后經脫水、干燥和粉碎而制得。由于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,所以稱之為輕質碳酸鈣。
碳酸鈣的化學式為CaCO3,碳酸鈣與所有的強酸發生反應,生成水和相應的鈣鹽(如氯化鈣CaCl2),同時放出二氧化碳;在常溫(25℃)下,碳酸鈣在水中的濃度積為8.7×1029、溶解度為0.0014,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。碳酸鈣無毒、無臭、無刺激性,通常為白色,相對密度為2.7~2.9。輕質碳酸鈣的沉降體積:2.5ml/g以上,比表面積為5m2/g左右。輕質碳酸鈣顆粒微細、表面較粗糙,比表面積大,因此吸油值較高,為60~90ml/100g左右。
輕質碳酸鈣的生產方法有多種,但在國內的工業生產的主要是碳化法。
1)碳化法:將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成份為氧化鈣)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份為氫氧化鈣),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀,最后碳酸鈣沉淀經脫水、干燥和粉碎便制得輕質碳酸鈣。
2)純堿(Na2CO3)氯化鈣法:在純堿水溶液中加入氯化鈣,即可生成碳酸鈣沉淀。
3)苛化堿法:在生產燒堿(NaOH)過程中,可得到副產品輕質碳酸鈣。在純堿水溶液中加入消石灰即可生成碳酸鈣沉淀,并同時得到燒堿水溶液,最后碳酸鈣沉淀經脫水、干燥和粉碎便制得輕質碳酸鈣。
4)聯鈣法:用鹽酸處理消石灰得到氯化鈣溶液,氯化鈣溶液在吸入氨氣后用二氧化碳進行碳化便得到碳酸鈣沉淀。
5)蘇爾維(Solvay)法:在生產純堿過程中,可得到副產品輕質碳酸鈣。飽和食鹽水在吸入氨氣后用二氧化碳進行碳化,便得到重堿(碳酸氫鈉)沉淀和氯化銨溶液。在氯化銨溶液中加入石灰乳便得到氯化鈣氨水溶液,然后用二氧化碳對其進行碳化便得到碳酸鈣沉淀。
輕質碳酸鈣的形狀根據碳酸鈣晶粒形狀的不同,可將輕質碳酸鈣分為紡錘形、立方形、針形、鏈形、球形、片形和四角柱形碳酸鈣,這些不同晶形的碳酸鈣可由控制反應條件制得。輕質碳酸鈣按其原始平均粒徑(d)分為:微粒碳酸鈣(5μm)、微粉碳酸鈣(1~5μm)、微細碳酸鈣(0.1~1μm)、超細碳酸鈣(0.02~0.1μm)、超微細碳酸鈣(0.02μm)。
輕質碳酸鈣的粉體特點:a.顆粒形狀規則,可視為單分散粉體;b.粒度分布較窄;c.粒徑小。
輕質碳酸鈣的作用:廣泛應用于造紙、塑膠、塑膠薄膜、化纖、橡膠、膠粘劑、密封劑、日用化工、化妝品、建材、涂料、油漆、油墨、油灰、封蠟、膩子、氈層包裝、醫藥、食品(如口香糖、巧克力)、飼料中,其作用有:增加產品體積、降低成本,改善加工性能(如調節粘度、流變性能、硫化性能),提高尺寸穩定性,補強或半補強,提高印刷性能,提高物理性能(如耐熱性、消光性、耐磨性、阻燃性、白度、光澤度)等。
1.碳酸鈣在橡膠中的應用
碳酸鈣是橡膠工業中使用最早量最大大填充劑之一,碳酸鈣大量填充在橡膠之中,可以增加制品的容積,從而節約昂貴的天然橡膠達到降低成本的目的,碳酸鈣填入橡膠能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強度耐磨性,撕裂強度,并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補強作用,同時可以調整稠度。
2、碳酸鈣在塑料中的應用
碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用,對塑料制品尺寸的穩定性有很大作用,能提高制品的硬度,還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸鈣耐熱性可以提高,由于碳酸鈣白度在95%以上,還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。
3.碳酸鈣在油漆行業中的用量較大
碳酸鈣在油漆行業中的用量較大,是不可缺少的骨架,在稠漆中用量為30%以上,酚醛磁漆4-7%里酚醛細花紋皺紋漆39%以上。
4.碳酸鈣在造紙工業起重要作用能保證紙的強度,白度,成本較低。
5.在電纜行業能起一定的絕緣作用。
6.在水性涂料行業的應用,用途更為廣泛,能使涂料不沉降,易分散,光澤好等特性,在水性涂料用量為20-60%。