1 國際碳酸鈣市場
最近，全球工業分析公司（GIA）發布了全球碳酸鈣市場的綜合報告，碳酸鈣的全球市場預計在2015年之前由于造紙行業使用碳酸鈣的增加，將達到1.085億噸，主要增長為沉淀碳酸鈣（PCC）和納米碳酸鈣。為滿足現有造紙廠不斷增長的需求，從基于酸基方法技術轉換為堿基處理技術是影響市場增長的關鍵因素。最近幾年在全球范圍內PCC消費的帶動下，造紙廠和塑料行業在數量上逐漸增加，碳酸鈣產量也顯著上升，預計亞洲將引領增長。另一方面，重質碳酸鈣（GCC）將繼續享受從造紙工業在紙張涂料的應用，以及填料應用。
對碳酸鈣新的市場研究報告指出，在世界范圍內，亞洲-環太平洋地區是碳酸鈣的最大區域市場。在市場未來的增長，預期由區域市場，如亞太，拉美和中東所驅動。拉美市場的碳酸鈣預計后期有3.6％的年增長率。 造紙工業構成的最大市場為GCC，其次是塑料工業。 GCC繼續享受造紙工業的需求和在涂料以及填料中的應用。GCC與沉淀碳酸鈣（PCC）和高嶺土競爭不僅存在于造紙工業中，也在存在于涂料應用中。然而，通過GCC在高速造紙機上應用，以其高品質的性能所賦予的亮度使其優于高嶺土。越來越多地使用GCC作為功能性添加劑和加工助劑，除了作為填料使用外，預期用于許多精細研磨的碳酸鈣的需求會大大增加。在塑料工業中，水合氧化鋁和滑石是在更苛刻的應用中優選的礦物質，GCC也是最常用的填料。在亞洲消費量可能大幅增加，而北美和歐洲將緩慢增長。在拉丁美洲，產業缺少原材料的供應，需求很可能由進口石灰石來維持。
沉淀碳酸鈣(PCC)的全球消費主要集中在亞洲。其他主要地區包括歐洲和北美，分別放置在遠遠的第二位和第三位。向前展望，預計亞洲將引領增長，在全球范圍內PCC消費的帶動下顯著上升，在亞洲，最大的產能總數的70％以上集中在中國。同時，在歐洲和北美PCC消費預期低迷，主要是由于造紙廠倒閉，需求急劇下降，且由于經濟衰退，加劇國內生產商之間競爭的結果。造紙行業代表世界上最大的PCC終端使用行業。
2 北美碳酸鈣市場
2.1 國際市場對重鈣（GCC）和輕鈣(PCC)的需求和價格
國際市場以研磨重鈣（GCC）為主，而輕鈣（PCC）雖然不如重鈣用量大，但是品種較多，從納米鈣到普通鈣，從造紙專用鈣到塑料、橡膠專用鈣應有盡有。除了超細研磨重鈣的價格比較高之外，普通重鈣價格都非常低。輕鈣的價格遠遠高于普通重鈣，輕鈣價格是重鈣價格的4-10倍左右。重鈣價格一般100美元/噸左右，折合人民幣600元/噸左右，輕鈣500美元/噸左右，折合人民幣3000元/噸，遠遠高于國內同類產品價格。
2012 國際市場填料和顏料用量（MT）
| GCC |
75 |
| PCC |
14 |
| 高齡土 |
10 |
| 其它 |
2 |
GCC，PCC和高嶺土價格比較，2012年9月（美元/噸）
GCC 英國 涂層 精致品位 出廠價 103
GCC 英國 無涂層 出廠價 75
GCC 美國 粗50-22 μm 離岸 26
GCC 美國 中等22-10μm FOB 105
GCC 美國 3μm的 未經處理的 FOB 185
GCC 美國 硬脂酸包覆 1.1-0.7μm FOB 400
GCC 美國 無涂層 1.1-0.7μm FOB 290
PCC 英國 涂 出廠價 550
PCC 英國 無涂層 出廠價 550
PCC 美國 PCC 精（0.4-1.0μm） 表面處理 離岸價375 |
2.2 北美碳酸鈣市場變化趨勢
（1）北美GCC和PCC市場
North America: Trade in calcium carbonate by country, 2001 to 2011 (000t)1
Exports（出口）
| 2001 |
2002 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
2008 |
2009 |
2010 |
2011 |
|
| Canada |
1 |
1 |
1 |
1 |
2 |
1 |
27 |
43 |
28 |
2 |
1 |
| Mexico |
22 |
42 |
63 |
66 |
83 |
72 |
53 |
31 |
20 |
19 |
12 |
| USA |
70 |
77 |
72 |
91 |
92 |
96 |
87 |
115 |
112 |
161 |
158 |
| Subtotal |
93 |
120 |
136 |
158 |
177 |
169 |
167 |
189 |
160 |
182 |
171 |
Imports（進口）
| Canada |
62 |
82 |
108 |
126 |
141 |
137 |
119 |
122 |
94 |
118 |
118 |
| Mexico |
11 |
10 |
8 |
12 |
13 |
10 |
10 |
8 |
6 |
8 |
8 |
| USA |
101 |
76 |
36 |
30 |
29 |
37 |
61 |
74 |
59 |
44 |
50 |
| Subtotal |
174 |
168 |
152 |
168 |
183 |
184 |
190 |
204 |
159 |
170 |
176 |
從出口表可以看出，加拿大和墨西哥出口量都非常小，只有美國出口量比較大，并且呈上升趨勢。但是和中國比相差甚遠。從進口表可以看出加拿大每年需要進口大量的碳酸鈣，因為加拿大木材豐富，造紙工業對碳酸鈣的需求非常大，進口量呈逐年上升趨勢。美國和墨西哥基本持平。
（2）2011北美終端用戶對GCC和PCC使用所占比例
| 造 紙 |
39% |
| 塑 料 |
18% |
| 粘 合 劑 |
10% |
| 顏 料 |
7% |
| 橡 膠 |
6% |
| 其 它 |
20% |
從上表看出，北美碳酸鈣主要用于造紙行業，占39%，因為北美的森林覆蓋率非常高，造紙業很發達。其次是塑料，占18%，再次粘合劑和密封劑，占10%。
（3）2011年北美GCC終端用戶市場分配比例（%）
| 造 紙 |
32 |
| 塑 料 |
20 |
| 粘 合 劑 |
11 |
| 顏 料 |
8 |
| 橡 膠 |
6 |
| 其 它 |
23 |
重鈣主要用在造紙行業，占32%，其次用在塑料行業，占20%，粘合劑占11%。
（4）2011年北美PCC終端用戶市場分配比例（%）
| 造 紙 |
73 |
| 塑 料 |
7 |
| 粘 合 劑 |
2 |
| 顏 料 |
4 |
| 橡 膠 |
7 |
輕鈣主要用在造紙行業，占73%，遠遠超過重鈣所占比例。塑料行業僅占7%，遠不如重鈣的20%，粘合劑只有2%，也不如重鈣的11%多。
（5）GCC和PCC用在造紙工業上的優點和缺點
GCC缺點和優點
高填充量，較低的亮度和不透明度
在等效負載水平 （但對GCC的強度負荷較高更少的不利影響抵消）
更好的運行性能，保水性和更好的排水（高機速）
加入裝運化學分散劑成本
在某些情況下，高的耐磨損性能
良好的施膠效率，陰離子電荷
無殘留
較低的運輸成本（高固體含量高達78%）
PCC缺點和優點
可用于分散劑，如果現場有衛星工廠，成本更低的大型水面利于上漿。
較高的不透明度，亮度和體積的產生。
偏三角面體和文石形態。
強度降低，由于細顆?？障逗屠w維對纖維的鍵合干擾。
由于生產過程中較高的水分保持，低磨損，降低了生產速度，與粒子對相關表排水問題不利運行，未反應的微量生石灰有害于紙質量/運行性能，并會導致問題。
總之，重鈣和輕鈣各有特點，但是高質量的紙張對輕鈣的需求量越來越大。
3 北美碳酸鈣生產
3.1 美國沉淀碳酸鈣（PCC）生產方法
PCC以多種鈣原料為原料，有若干生產方法：
（1）碳化過程
（2）索爾維法
（3）石灰—純堿工藝
（4）Calcitech過程
（5）填料回收過程
在美國北部大量使用的生產路線是碳化過程，碳化過程也是最直接、最常用的方法，這與中國的生產原料和生產方法基本相同。
使用生石灰（氧化鈣）和二氧化碳（CO2），購買或制造，煅燒高純石灰石生產高純度石灰，因此高品位石灰石是必需的。高品質的石灰石受資源限制，PCC工廠可經濟地在有資源區建立。
3.2 PCC衛星生產工藝
衛星工廠使用了與碳化過程類似的方法進行碳酸化，但二氧化碳由另外一個來源，通常由造紙廠提供。CO2由造紙廠生產蒸汽的煙道氣或從車間回收系統提供。 現場PCC設備的經濟可行性在很大程度上取決于它的尺寸和造紙廠氣體的CO2含量。
3.3 美國碳酸鈣工廠的特點
美國碳酸鈣生產工廠的設備自動化程度較高，環保標準控制嚴，能量回收充分，綜合利用程度高，往往碳酸鈣廠只是綜合化工廠的一個分廠。美國工廠品種齊全，有從納米到十幾微米各種粒徑的碳酸鈣，有各種專用碳酸鈣，各種包覆碳酸鈣。
特點：1、自動化程度高；2、環保，節能；3、品種齊全
PCC碳酸鈣工廠
原石灰石是首先篩選和洗滌以除去雜質，并送入立式石灰豎窯預熱，煅燒和冷卻操作。該過程通過自動控制生產生石灰和二氧化碳氣體。然后是水合石灰在批式反應器中進行，工藝：水化，過篩，去石灰雜質，線漿，然后進一步處理達到設計要求的工藝條件。在反應器中進行碳化。從石灰窯出來的CO2氣體經冷卻和洗滌，并進入分批式反應器。要求的條件是保持在反應器中可以獲得不同等級的沉淀碳酸鈣。這種漿料進一步洗滌，過濾、干燥，得到的沉淀碳酸鈣細粉。
本文作者：張星辰（石家莊學院 化工學院，石家莊，050035）
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