一文讀懂碳酸鈣

碳酸鈣（CaCO3）

是一種重要的、用途的無機(jī)鹽，根據(jù)加工方式的不同通常分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。碳酸鈣無論是重質(zhì)碳酸鈣還是輕質(zhì)碳酸鈣，是塑料、橡膠、造紙等工業(yè)中使用數(shù)量、應(yīng)用面廣的粉體填料。

★重質(zhì)碳酸鈣：又稱研磨碳酸鈣，簡稱重鈣，是以天然方解石、石灰石、白云石、白堊、貝殼等為原料通過物理方法加工制得。

★輕質(zhì)碳酸鈣：又稱沉淀碳酸鈣，簡稱輕鈣，是用化學(xué)方法加工制得。

碳酸鈣不僅可以降低塑料制品的原材料成本，還具有改善塑料材料某些性能的作用。研究成果表明，不同種類的碳酸鈣在使用得當(dāng)時(shí)，可提高基體塑料的性能，但輕鈣和重鈣的具體區(qū)分一直困擾著多數(shù)用戶，下面筆者將從17個(gè)不同角度介紹此二者的不同。

No.1

生產(chǎn)方式

重質(zhì)碳酸鈣主要是以方解石、大理石、石灰?guī)r、白堊、漢白玉等天然礦物為原料，經(jīng)機(jī)械粉磨加工得到的粉體材料；

輕質(zhì)碳酸鈣主要是以石灰石為原料，經(jīng)煅燒、消化、碳化、脫水、干燥、分級等工序得到的粉體材料。

No.2

堆積密度

產(chǎn)品堆積密度的不同是重鈣與輕鈣明顯的區(qū)別。

重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度較大，一般為0.8～1.3g/cm3；

輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度較小，一般為0.5～0.7g/cm3，一些納米碳酸鈣產(chǎn)品的堆積密度甚至可達(dá)到0.28g/cm3左右。

No.3

吸油值

重質(zhì)碳酸鈣由于顆粒大、表面光潔、比表面積小，因此吸油值較低，一般為40～60mL/100g；

輕質(zhì)碳酸鈣顆粒微細(xì)、表面較粗糙，比表面積大，因此吸油值較高，一般為60～90mL/100g。

No.4

白度

重質(zhì)碳酸鈣由于相對雜質(zhì)較多，因此產(chǎn)品白度一般為89%～93%，極少數(shù)的產(chǎn)品能達(dá)到95%；

輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品純凈度較高，因此白度一般為92%～95%，部分產(chǎn)品可以達(dá)到96%～97%。

No.5

水分含量

重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品水分一般為0.2%～0.3%，水分含量比較低，同時(shí)也較為穩(wěn)定，一些的產(chǎn)品水分甚至可達(dá)到0.1%左右；

普通輕質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品水分0.3%～0.8%，有時(shí)會(huì)有一定的波動(dòng)，不太穩(wěn)定。

No.6

顆粒形狀

重鈣的粉體特點(diǎn)是：顆粒形狀不規(guī)則，而且顆粒有一定的棱角，表面粗糙；顆粒大小差異較大，粒徑分布較寬，粒徑較大。破碎和細(xì)化不會(huì)改變重鈣的晶型，一般方解石重鈣為六方晶型、大理石重鈣為立方晶型，主要與產(chǎn)地有關(guān)。

輕鈣的粉體特點(diǎn)是：顆粒形狀規(guī)則，可視為單分散粉體；粒度分布較窄。根據(jù)晶粒形狀的不同，輕鈣可分為紡錘形、立方形、針狀、鏈狀、球形、片狀和菱形等。

紡錘形碳酸鈣是輕鈣中常見的一種晶形，平均長軸粒徑為5～12μm，平均短軸粒徑為1～3μm； 立方形碳酸鈣平均粒徑為0.02～0.1μm； 針狀碳酸鈣平均粒徑為0.01～0.1μm，平均長徑比為5～100； 鏈狀碳酸鈣平均粒徑為0.01～0.1μm，平均長徑比為10～50；球形碳酸鈣平均粒徑為0.03～0.05μm； 片狀碳酸鈣平均粒徑為1～3μm。

No.7

味道

輕鈣由于氧化鈣反應(yīng)不完全，殘留有石灰味道，如填充餅干則會(huì)有嗆人的味道；而重鈣沒有。

No.8

粒徑大小

重鈣產(chǎn)品的粒徑為0.5～45μm不等，按其原始平均粒徑（d）分為：粗磨碳酸鈣（d >3μm）、細(xì)磨碳酸鈣（d =1～3μm）、超細(xì)碳酸鈣（d =0.5～1μm）；

輕鈣按其原始平均粒徑（d）可分為：微粒碳酸鈣（d >5μm）、微粉碳酸鈣（d =1～5μm）、微細(xì)碳酸鈣（d =0.1～1μm）、超細(xì)碳酸鈣（d =0.02～0.1μm）、超微細(xì)碳酸鈣（d <0.02μm）。

No.9

沉降體積

沉降體積是單位質(zhì)量的碳酸鈣在100mL水中振蕩并靜置3h后所具有的體積。

沉降體積越大說明產(chǎn)品粒度越小、密度越輕、產(chǎn)品檔次越高。

重鈣的沉降體積為1.1～1.4mL/g；

輕鈣的沉降體積為2.4～2.8mL/g，納米輕鈣的沉降體積為3.0～4.0mL/g。

No.10

比表面積

普通重鈣的比表面積一般為1m2/g左右，重質(zhì)微細(xì)碳酸鈣比表面積為1.45～2.1m2/g；

普通輕鈣的比表面積一般為5m2/g左右，輕質(zhì)微細(xì)碳酸鈣比表面積為27～87m2/g。

No.11

流動(dòng)性

從流動(dòng)性上考慮，輕鈣的微觀結(jié)構(gòu)為紡錘形狀，加上其自身吸油值比較大，可以將配方中促進(jìn)流動(dòng)的組分如潤滑劑、增塑劑、偶聯(lián)劑、分散劑等吸收，所以它的流動(dòng)性不如重鈣好，一般加入量超過25份就嚴(yán)重影響流動(dòng)性；

重鈣為顆粒狀可以促進(jìn)流動(dòng)性，加入量不受限，在PVC管材配方中如果碳酸鈣添加超過25份，從流動(dòng)性上考慮選用重鈣。

No.12

價(jià)格

重鈣的加工主要是通過機(jī)械破碎、研磨的方法實(shí)現(xiàn)；

輕鈣的生產(chǎn)是通過化學(xué)反應(yīng)沉淀后制取的，后者比前者的工藝復(fù)雜得多，要求也相應(yīng)嚴(yán)格得多，因此同等粒徑的重鈣要比輕鈣便宜30%左右，如果性能允許選擇重鈣更經(jīng)濟(jì)便宜。

No.13

改性功能

重鈣對拉伸強(qiáng)度較好，使用重鈣塑料加工流動(dòng)性要好一些，而且粒徑較小的重鈣填充塑料性能也較好；

輕鈣對沖擊強(qiáng)度和剛性較好，一般用輕鈣的塑料表面更光滑一些，而且密度會(huì)低一些。

No.14

色光可控度

色相為顏色的主色調(diào)，而色光為顏色的余光。不同晶型的粉體具有不同的色相，碳酸鈣具有三種不同的晶型，因此也就具有不同的色相。

對于重鈣而言不同產(chǎn)地碳酸鈣所發(fā)出的底色不同，破碎和細(xì)化也不會(huì)改變，如四川碳酸鈣底色發(fā)藍(lán)色、廣西碳酸鈣底色發(fā)紅色、江西碳酸鈣底色發(fā)青色等等；

而對于輕鈣，在合成的過程中可以控制其產(chǎn)生晶型的種類，進(jìn)而控制其色光的類型。在具體配色時(shí)，碳酸鈣的色光要與主著色劑色相一致。

No.15

pH值

重鈣的pH值為8-9；

輕鈣的pH值為9-10。

No.16

礦物經(jīng)濟(jì)學(xué)對比

粉體制備成本：常規(guī)成本相當(dāng)，處于同一競爭水平，但若附加環(huán)境管制成本和資源浪費(fèi)率，輕鈣擴(kuò)展成本則高于重鈣；

環(huán)境平衡度：重鈣生產(chǎn)除噪聲外，無“三廢”排放，環(huán)境易協(xié)調(diào)和管制；輕鈣生產(chǎn)排放“三廢”，特別有燃燒廢氣，環(huán)境總平衡度低；

資源利用率：重鈣易于礦產(chǎn)資源綜合利用，輕鈣不易控制礦產(chǎn)資源合理利用率。

No.17

應(yīng)用性能

重質(zhì)碳酸鈣：主要用于造紙、橡膠和塑料等行業(yè)，填充量一般較大，主要作為體積填料，降低應(yīng)用產(chǎn)品的制造成本；

輕質(zhì)碳酸鈣：相對應(yīng)用領(lǐng)域較，主要的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)樗芰?、橡膠、涂料、膠粘劑、卷煙紙、油墨等，以體積填充為主，而納米碳酸鈣產(chǎn)品在應(yīng)用過程中往往作為改性或補(bǔ)強(qiáng)等功能性填料使用，填充量一般較少。

結(jié)論：正確區(qū)分好輕鈣和重鈣，在具體配方設(shè)計(jì)時(shí)選取適合自己的碳酸鈣具有重要的意義，這樣就可以按需要選取材料，既可以滿足性能又可以降低成本。