第24卷增刊非金属矿Vol124special issue 2001年11月Non-M etallic M ines Nov,2001轻质碳酸钙与重质碳酸钙比较

张德杨海涛沈上越

(中国地质大学,武汉430074)

摘要碳酸钙是一种用途广泛的无机盐,根据生产方法的不同,可将碳酸钙粉体分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙;本文系统地比较了轻质碳酸钙和重质碳酸钙的制备方法、形态、理化性能、改性方法、应用效能的异同。

关键词轻质碳酸钙重质碳酸钙比较

碳酸钙(Calcium Carbonate)是一种重要的、用途广泛的无机盐。根据生产方法的不同,可将碳酸钙粉体分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙。

轻质碳酸钙(Light Calcium Carbonate)又称沉淀碳酸钙(Precipitated Calcium Carbonate),是用化学加工方法制得的;重质碳酸钙(H eavy Calcium Carbonate)又称研磨碳酸钙(Ground Calcium Car-bonate,美国称Kotamite),是用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于化学加工方法制得的碳酸钙粉体的沉降体积(> 2.5ml/g),比机械方法制得的碳酸钙粉体的沉降体积(1.2~ 1.9ml/g)大,所以前者称为轻质碳酸钙,后者称为重质碳酸钙。

1碳酸钙的理化性质

碳酸钙的化学式为CaCO3,其结晶体主要有复三方偏三面晶类的方解石和斜方晶类的文石,在常温常压下,方解石是稳定型,文石是准稳定型。无论是轻质碳酸钙还是重质碳酸钙,均以方解石为主。

在常压下,方解石加热到898e、文石加热到825e,将分解为氧化钙和二氧化碳;碳酸钙与所有的强酸发生反应,生成水和相应的钙盐(如氯化钙CaCl2),同时放出二氧化碳;在常温(25e)下,碳酸钙在水中的浓度积为8.7@10-9、溶解度为0.0014,碳酸钙水溶液的pH值为9.5~10.2,空气饱和碳酸钙水溶液的pH值为8.0~8.6。碳酸钙无毒、无臭、无刺激性,通常为白色,相对密度为2.7~ 2.9。莫氏硬度方解石为3,文石为3.5~4。方解石具有三组菱面体完全解理,文石亦具有解理。

由于制备方式不同,轻质碳酸钙与重质碳酸钙的理化性质略有不同:

11沉降体积。轻质碳酸钙的沉降体积:2.5ml/ g以上;重质碳酸钙的沉降体积:1.2~1.9ml/g。

21比表面积。重质碳酸钙的比表面积为1m2/g左右;轻质碳酸钙的比表面积为5m2/g左右。

31吸油值。重质碳酸钙由于颗粒大、表面光洁、比表面积小,因此吸油值较低,为48ml/100g左右;轻质碳酸钙颗粒微细、表面较粗糙,比表面积大,因此吸油值较高,为60~90ml/100g左右。

2制备方法

211轻质碳酸钙的制备方法

11碳化法:将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成份为氧化钙)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份为氢氧化钙),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。

21纯碱(Na2CO3)-氯化钙法:在纯碱水溶液中加入氯化钙,即可生成碳酸钙沉淀。

31苛化碱法:在生产烧碱(NaOH)过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。在纯碱水溶液中加入消石灰即可生成碳酸钙沉淀,并同时得到烧碱水溶液,最后碳酸钙沉淀经脱水、干燥和粉碎便制得轻质碳酸钙。

41联钙法:用盐酸处理消石灰得到氯化钙溶液,氯化钙溶液在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化便得到碳酸钙沉淀。

51苏尔维(Solvay)法:在生产纯碱过程中,可得到副产品轻质碳酸钙。饱和食盐水在吸入氨气后用二氧化碳进行碳化,便得到重碱(碳酸氢钠)沉淀和氯化铵溶液。在氯化铵溶液中加入石灰乳便得到氯化钙氨水溶液,然后用二氧化碳对其进行碳化便得到碳酸钙沉淀。

轻质碳酸钙的生产方法虽然不少,但在国内实现工业生产的几乎只有碳化法。

212重质碳酸钙的制备方法

重质碳酸钙的生产工艺流程有两种。干法生产工艺流程:首先手选从采石场运来的方解石、石灰石、白垩、贝壳等,以除去脉石;然后用破碎机对石灰