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| 國內外輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)和研究現狀 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-06-05 10:49:31 瀏覽次數： |
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1 國內輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)與研究現狀
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）對于碳酸鈣的研制工作，我國從 20 世紀 80 年代開(kāi)始進(jìn)行，并于 90 年代初期實(shí)現了碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)。中國擁有非常豐富的石灰石資源，因此，對于碳酸鈣的研究在全國各地的科研院所及企業(yè)機構都有介入，如中國科學(xué)院下屬科研院所、北京化工大學(xué)，天津化工研究院等等。
其中北京化工大學(xué)利用外加超重力場(chǎng)，同時(shí)改變反應體系的工藝參數，影響碳酸鈣晶核生成及生長(cháng)制備出平均粒度為 30nm 左右的碳酸鈣；
清華大學(xué)的向蘭等采用新技術(shù)對傳統間歇鼓泡碳化法進(jìn)行改進(jìn)，將鼓泡器設計為管式結構，曾大了傳質(zhì)傳熱面積，同時(shí)增大了微觀(guān)混合速率，縮短了碳酸鈣晶體的成核時(shí)間與生長(cháng)時(shí)間，成功合成了平均粒徑為 0.1μm 左右的超細球形碳酸鈣；催愛(ài)莉等人采用傳統碳化法，通過(guò)添加不同的晶形控制劑制備出中空球、片狀和鏈狀等不同晶形的超細碳酸鈣粉體；
東北大學(xué)的何明照等在傳統碳化反應的基礎上加入新的晶形控制劑，并改變反應的其他工藝條件制備出針狀碳酸鈣；西北大學(xué)的鄭嵐等通過(guò)向精制的氫氧化鈣懸浮液中添加硫酸作為反應體系的晶形控制劑，將反應物攪拌均勻后加入到間歇鼓泡碳化反應器中制得碳酸鈣；
河北工業(yè)大學(xué)的謝應惠等采用傳統的間歇反應器，通過(guò)添加不同種類(lèi)的晶形控制劑，改變制備工藝條件，制成了纖維狀、立方體和針狀碳酸鈣粉體；湖北民族學(xué)院的的陳先勇等采用自制的間歇式鼓泡碳化反應器，通過(guò)添加不同種類(lèi)的晶形控制劑調控工藝條件合成了纖維狀、鏈形、片形、紡錘形、球形等幾種晶形的超細碳酸鈣粉體。
從以上研究中不難發(fā)現，改變碳酸鈣顆粒形貌的重要手段之一就是添加晶形控制劑。對于采用添加晶形控制劑控制碳酸鈣的形貌研究較多，并且晶形控制劑已涉及無(wú)機和有機方面，即從化工領(lǐng)域延伸到了生物領(lǐng)域，河北科技大學(xué)的王勇等進(jìn)行了這方面的研究并制備出針狀碳酸鈣粉體且成功應用于塑料改性中；新近研究如 Jae-Hyung Park 和 Seong-Geun Oh 成功合成了立方體和球狀顆粒。
隨著(zhù)介孔材料的研究加熱，合成多形貌的納米無(wú)機粉體漸漸融合了新興的模版技術(shù)，這為合成晶形碳酸鈣提供了很好的方向。
雖然早在 1931 年國內就開(kāi)始了沉淀碳酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)，到目前為止，國內的碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)已達千余家。但是由于受到技術(shù)發(fā)展制約，其中的絕大多數企業(yè)單位的產(chǎn)品還是停留在普通碳酸鈣級別，只有少數企業(yè)可以生產(chǎn)高活性、專(zhuān)用級的高品質(zhì)碳酸鈣，如四川都江堰鈣品有限公司和重慶松山化工廠(chǎng)等。隨著(zhù)科技進(jìn)步，人們對日用化工產(chǎn)品要求逐步提高，如高檔衛生用紙、高檔銅版紙、可分解塑料包裝、高品車(chē)用油漆等等，而這些行業(yè)的主要填涂材料碳酸鈣的需求量逐年上升，對其品質(zhì)要求更是水漲船高，針對這一特殊市場(chǎng)要求，國內碳酸鈣企業(yè)并不能完全滿(mǎn)足，大量的高品碳酸鈣依然依賴(lài)進(jìn)口。
2 國外輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)與研究現狀
目前，國外高品碳酸鈣的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)依然以間歇碳化法為主。對于碳酸鈣的工業(yè)化生產(chǎn)研究，日本一直處于國際領(lǐng)先地位。日本人白石恒二早在 1914年就發(fā)明了制備輕質(zhì)碳酸鈣的碳酸化方法，為碳酸鈣制備工業(yè)做出了巨大貢獻。
到了 1927 年，納米活性碳酸鈣的碳酸化合成方法在日本誕生。日本的碳酸鈣生產(chǎn)企業(yè)和機構致力于研制高品碳酸鈣的生產(chǎn)工藝，如今已經(jīng)取得了眾多突破，日本碳酸鈣的制造企業(yè)，多數都有自己的企業(yè)特種產(chǎn)品，例如日本東洋電化工工業(yè)公司經(jīng)技術(shù)改進(jìn)成功制備了平均粒徑為 18nm 的碳酸鈣，并掌握了相關(guān)表面處理技術(shù)，得到了分散性很好的產(chǎn)品；日本白石公司成功研制出的無(wú)定型碳酸鈣、經(jīng)過(guò)有機物包覆，可應用與高品熱感應紙的填涂；另外，白石中央研究院及其下屬公司、日本獅子公司等對晶形碳酸鈣粉體的制備及后期表面處理都有獨到的研究。
目前，日本全國高品碳酸鈣行業(yè)的制備研究已具有強大的技術(shù)儲備，并掌握了定型及無(wú)定型碳酸鈣的關(guān)鍵技術(shù)等形態(tài)以及后期相關(guān)的表面改性技術(shù)，其開(kāi)發(fā)研制的表面改性劑多達 50 余種。德國、法國、英國、美國等國也十分重視碳酸鈣新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)但根據各國的產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)，其研究側重點(diǎn)各有不同。例如美國側重于研發(fā)涂料和造紙行業(yè)應用的填涂碳酸鈣，并且在相關(guān) 需求的偶聯(lián)劑開(kāi)發(fā)方面處于國際領(lǐng)先地位，MTI 公司是國際知名的碳酸鈣生產(chǎn)廠(chǎng)商；英國的碳酸鈣研發(fā)方向主要針對高檔涂料專(zhuān)用的高品鈣，歐洲汽車(chē)底漆專(zhuān)用碳酸鈣市場(chǎng)一直由英國著(zhù)名的 ICI 公司壟斷。
3 輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)發(fā)展方向
綜上所述，可以看出，國內碳酸鈣的生產(chǎn)企業(yè)主要是采用粗放型的生產(chǎn)模式，所制得的碳酸鈣品質(zhì)低、附加值低，國內企業(yè)的生產(chǎn)獲利多是依靠中國的礦石資源豐富，大量開(kāi)采以擴大生產(chǎn)能力；而國外廠(chǎng)商則是利用有限礦石資源，研發(fā)高品碳酸鈣的制備改性方法，提高碳酸鈣的附加值，總的來(lái)說(shuō)就是關(guān)注產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)革新與應用，以獲得高質(zhì)高值碳酸鈣。而中國作為原料礦石的開(kāi)采大國，每年以低價(jià)將原料礦石出口至國外，國外企業(yè)經(jīng)過(guò)新技術(shù)、高品質(zhì)生產(chǎn)，再將這些高附加值碳酸鈣出口中國等礦石開(kāi)采大國。
尤其近年來(lái)，環(huán)保、節約發(fā)展方針的全球性提出，以及造紙、塑料、橡膠等行業(yè)的快速發(fā)展和高品質(zhì)產(chǎn)品的要求，我國對高品碳酸鈣的需求量大大增加，但國內碳酸鈣生產(chǎn)廠(chǎng)商受技術(shù)制約，產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)能力遠不能滿(mǎn)足市場(chǎng)需，高品碳酸鈣的進(jìn)口量逐年遞增。要想徹底改變我國低價(jià)出口礦石資源，高價(jià)進(jìn)口高品鈣的被動(dòng)局面，提高國家經(jīng)濟、技術(shù)競爭能力，加強高品碳酸鈣的研發(fā)生產(chǎn)刻不容緩。
目前，碳酸鈣行業(yè)的發(fā)展方向主要有三個(gè)方面，包括碳酸鈣粒子微細化、多形貌制備及表面改性，這些將通過(guò)新技術(shù)、新添加劑引以及優(yōu)化工藝條件實(shí)現。其中，多形貌碳酸鈣的制備將賦予產(chǎn)品更高的專(zhuān)屬性能與附加值。近年來(lái)，中國經(jīng)濟發(fā)展迅速，既積極支持了化工行業(yè)的發(fā)展，同時(shí)又提出了更為嚴格的要求，環(huán)保集約發(fā)展方針的重點(diǎn)提出，如節約資源、能源利用，合理開(kāi)采、充分利用；化工制品要循環(huán)利用，可降解回收等等。具體到碳酸鈣行業(yè)，研發(fā)晶形碳酸鈣，可以從根本上解決礦石資源利用低的問(wèn)題，而且晶形碳酸鈣的應用將提升相關(guān)產(chǎn)品的環(huán)保性能如環(huán)?？山到獍b，以及產(chǎn)品的附加值，提高化工行業(yè)整體競爭力。本課題將采用傳統碳化方法，優(yōu)化工藝條件，添加晶形控制劑對碳化反應進(jìn)行控制，從而制備出多晶形碳酸鈣粉體材料。
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