3/3國內輕質碳酸鈣的生產與研究現狀碳酸鈣片的制備工藝研究

一、國內、外輕質碳酸鈣片的生產與研究現狀

對于碳酸鈣的研制工作，我國從20世紀80年代開始進行，并于90年代初期實現了碳酸鈣的工業化生產。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機構都有介入，如中國科學院下屬科研院所、北京化工大學，天津化工研究院等等。

其中北京化工大學利用外加超重力場，同時改變反應體系的工藝參數，影響碳酸鈣晶核生成及生長制備出平均粒度為30nm左右的碳酸鈣；

清華大學的向蘭等采用新技術對傳統間歇鼓泡碳化法進行改進，將鼓泡器設計為管式結構，曾大了傳質傳熱面積，同時增大了微觀混合速率，縮短了碳酸鈣晶體的成核時間與生長時間，成功合成了平均粒徑為0.1μm左右的超細球形碳酸鈣；催愛莉等人采用傳統碳化法，通過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；西北大學的鄭嵐等通過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；

河北工業大學的謝應惠等采用傳統的間歇反應器，通過添加不同

種類的晶形控制劑，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；湖北民族學院的的陳先勇等采用自制的間歇式鼓泡碳化反應器，通過添加不同種類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機和有機方面，即從化工領域延伸到了生物領域，河北科技大學的王勇等進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-HyungPark和Seong-GeunOh成功合成了立方體和球狀顆粒。

隨著介孔材料的研究加熱，合成多形貌的納米無機粉體漸漸融合了新興的模版技術，這為合成晶形碳酸鈣提供了很好的方向。

雖然早在1931年國內就開始了沉淀碳酸鈣的工業生產，到目前為止，國內的碳酸鈣生產企業已達千余家。但是由于受到技術發展制約，其中的絕大多數企業單位的產品還是停留在普通碳酸鈣級別，只有少數企業可以生產高活性、專用級的高品質碳酸鈣，如四川都江堰鈣品有限公司和重慶松山化工廠等。隨著科技進步，人們對日用化工產品要求逐步提高，如高檔衛生用紙、高檔銅版紙、可分解塑料包裝、高品車用油漆等等，而這些行業的主要填涂材料碳酸鈣的需求量逐年上升，對其品質要求更是水漲船高，針對這一特殊市場要求，國內碳酸鈣企業并不能完全滿足，大量的高品碳酸鈣依然依賴進口。2、國外輕質碳酸鈣片的生產與研究現狀

目前，國外高品碳酸鈣的工業生產依然以間歇碳化法為主，對于碳酸鈣的工業化生產研究，日本一直處于國際領垂先地位，。日本人白石恒二早在1914年就發明了制備輕質碳酸鈣的的方法，為碳酸鈣的制備做出了巨大貢獻。

到了1927年納米活性碳酸鈣的碳酸化合成方法在日本誕生，日本人的碳酸鈣生產企業和機構致力于研制高品碳酸鈣的生產工藝，如今己經取得了眾多突破，日本人碳酸鈣的制造企業，多數都有自己的企業特種產品，例如日本東洋電子化工工業公司經技術改進成功制備了平均徑為18nm的碳酸鈣，并掌握了相關表面處理技術，得到了分散性很好的產品；日本的白石公司成功研制出無定型碳酸鈣、經過有機物包覆，可應用與高品質熱感應紙的填涂，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，日本全國高品質碳酸鈣行業的制備研究己具有強大的技術儲備，并掌握了定型及無定型碳酸鈣的關鍵技術等形態及后期相關的表面改進技術，其開發研制的表面改性劑多達50多種。德國、法國、英國、美國等國家也十分重視碳酸鈣新產品的開發但根據各國的產業民展特點，其研究的側重點也不同，例如美國側重于研究涂料和造紙應用的填涂碳酸鈣，并且在相關需求的偶聯劑開發方面處于國際領先地位，MTI公司是國際知名的碳酸鈣生產廠家；英國的碳酸鈣研發方向主要針對高檔涂料專用高品質鈣，歐洲汽車底漆專用碳酸鈣市場一直由英國著名的ICI公司壟斷。

二、研究的意義及目的

綜上所述，可以看出國內碳酸鈣的生產企業主要是采用粗放型的生產模式，所制得的碳酸鈣品質低、附加值低，國內企業的生產獲得多是依靠中國的礦石資源豐富，大量開采以擴大生產能力，而國外廠家則是利用有限的礦石資源，研發商品質碳酸鈣的制備改進方法，提高碳酸鈣的附加值，總的來說就是關注產業鏈的技術革新與應用，以獲得高質高值碳酸鈣，而中國作為原料礦石的開采大國，每年以低價格原料礦石出口到國外，，國外企業經過新技術、高品質生產，再將這些高附加值產口出口到中國等礦石開采大國。

尤其近年來，環保，節約發展方針的全球性提出，以及造紙、塑料、橡膠等行業的快速發展和高品質產品的要求，我國對高品質碳酸鈣的的需求量大大增加，但國內碳酸鈣的生產廠商受技術制約，產品品質和生產能力遠不能滿足市場的需求，高品質碳酸鈣的進口量逐年遞增。要想徹底改變我國低價出口礦石資源，高價進品高品質碳酸鈣的被動局面，提高國家經濟、技術競爭力，加強高品質碳酸鈣的研發生產刻不容緩。

目前，碳酸鈣行業的發展方向主要有三個方面，包括碳酸鈣粒子微細化，多形貌制備及表面改性。這些將通過新技術、新添加劑以及優化工藝條件來實現，其中多形貌碳酸鈣的制備將賦予產品更高的專屬性能與附加值，近年來，中國經濟發展迅速，既積極支持了化工行業的發展，同時又提出了更為嚴格的要求，環保集約發展的方針的提出，如節約能源、能源利用、合理開采、充分利用，化工制品要循環

利用，可降解回收等等，具體到碳酸鈣行業，研發晶體碳酸鈣，可以從根本上解決礦石資源利用率低的問題，而且晶形碳酸鈣的應用研究將提升相關產品的環保性能，以及產品的附加值，提高化工行業整體競爭力，本課題將采用傳統的碳化方法，優化工藝條件，添加控制劑對碳化反應進行控制，從而制備出更晶形碳酸鈣粉體