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輕質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用及市場(chǎng)潛力如何?


來(lái)源:中國(guó)粉體網(wǎng)   昧光

[導(dǎo)讀]  輕質(zhì)碳酸鈣市場(chǎng)

中國(guó)粉體網(wǎng)訊 碳酸鈣是一種無(wú)機(jī)化合物,俗稱:灰石、石灰石、石粉、大理石等。主要成分:方解石,化學(xué)式是CaCO₃,呈中性,基本上不溶于水,溶于鹽酸。它是地球上常見(jiàn)物質(zhì),存在于霰石、方解石、白堊、石灰?guī)r、大理石、石灰華等巖石內(nèi),亦為動(dòng)物骨骼或外殼的主要成分。

 

輕質(zhì)碳酸鈣市場(chǎng)不容忽視

 

截至2022年底,碳酸鈣行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模7000萬(wàn)t/a,其中重質(zhì)碳酸鈣5700萬(wàn)t/a,輕質(zhì)碳酸鈣1150萬(wàn)t/a,納米碳酸鈣150萬(wàn)t/a。2016~2022年,重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)量由2016年的2000萬(wàn)t增加到2022年5700萬(wàn)t,年復(fù)合增長(zhǎng)率約19%。

 

2022年我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)能力1000萬(wàn)噸,實(shí)際產(chǎn)量約580萬(wàn)噸;納米碳酸鈣生產(chǎn)能力200萬(wàn)噸,實(shí)際產(chǎn)量約175萬(wàn)噸;重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)量在3000多萬(wàn)噸,我國(guó)已發(fā)展成為世界碳酸鈣第一大生產(chǎn)與消費(fèi)國(guó)。

 

我國(guó)作為全球最大的輕質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)消費(fèi)國(guó),行業(yè)發(fā)展十分迅速。近年來(lái),在活躍的市場(chǎng)需求引領(lǐng)和技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)下,碳酸鈣產(chǎn)品新品種不斷涌現(xiàn),應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展,產(chǎn)品的功能化、精細(xì)化水平快速提升,相應(yīng)的附加值也得以提高,我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣均價(jià)也隨之不斷走高,由2015年的613.6元/噸增長(zhǎng)至2022年的921.2元/噸左右。而在價(jià)格及市場(chǎng)需求增長(zhǎng)的因素推動(dòng)下,我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模也隨之穩(wěn)步增長(zhǎng)。據(jù)資料顯示,2022年我國(guó)輕質(zhì)碳酸鈣行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為132.28億元,同比增長(zhǎng)2.9%。

 

輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法

 

輕質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法有多種,但在國(guó)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)的主要是碳化法。

 

1、碳化法:將石灰石等原料煅燒生成石灰(主要成份為氧化鈣)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成份為氫氧化鈣),然后再通入二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸鈣沉淀,最后碳酸鈣沉淀經(jīng)脫水、干燥和粉碎便制得輕質(zhì)碳酸鈣。

 

2、純堿(Na2CO3)氯化鈣法:在純堿水溶液中加入氯化鈣,即可生成碳酸鈣沉淀。

 

3、苛化堿法:在生產(chǎn)燒堿(NaOH)過(guò)程中,可得到副產(chǎn)品輕質(zhì)碳酸鈣。在純堿水溶液中加入消石灰即可生成碳酸鈣沉淀,并同時(shí)得到燒堿水溶液,最后碳酸鈣沉淀經(jīng)脫水、干燥和粉碎便制得輕質(zhì)碳酸鈣。

 

4、聯(lián)鈣法:用鹽酸處理消石灰得到氯化鈣溶液,氯化鈣溶液在吸入氨氣后用二氧化碳進(jìn)行碳化便得到碳酸鈣沉淀。

 

5、蘇爾維(Solvay)法:在生產(chǎn)純堿過(guò)程中,可得到副產(chǎn)品輕質(zhì)碳酸鈣。飽和食鹽水在吸入氨氣后用二氧化碳進(jìn)行碳化,便得到重堿(碳酸氫鈉)沉淀和氯化銨溶液。在氯化銨溶液中加入石灰乳便得到氯化鈣氨水溶液,然后用二氧化碳對(duì)其進(jìn)行碳化便得到碳酸鈣沉淀。

 

輕質(zhì)碳酸鈣的粉體特點(diǎn)

 

由于輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積(2.4-2.8mL/g)比重質(zhì)碳酸鈣的沉降體積(1.1-1.4mL/g)大,所以稱之為輕質(zhì)碳酸鈣。碳酸鈣的化學(xué)式為CaCO3,碳酸鈣與所有的強(qiáng)酸發(fā)生反應(yīng),生成水和相應(yīng)的鈣鹽(如氯化鈣CaCl2),同時(shí)放出二氧化碳;在常溫(25℃)下,溶解度為0.0014,碳酸鈣水溶液的pH值為9.5~10.2,空氣飽和碳酸鈣水溶液的pH值為8.0~8.6。碳酸鈣無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)刺激性,通常為白色,相對(duì)密度為2.7~2.9。輕質(zhì)碳酸鈣的沉降體積:2.5ml/g以上,比表面積為5m2/g左右。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,為60~90ml/100g左右。

 

輕質(zhì)碳酸鈣的形狀根據(jù)碳酸鈣晶粒形狀的不同,可將輕質(zhì)碳酸鈣分為紡錘形、立方形、針形、鏈形、球形、片形和四角柱形碳酸鈣,這些不同晶形的碳酸鈣可由控制反應(yīng)條件制得。輕質(zhì)碳酸鈣按其原始平均粒徑(d)分為:微粒碳酸鈣(5μm)、微粉碳酸鈣(1~5μm)、微細(xì)碳酸鈣(0.1~1μm)、超細(xì)碳酸鈣(0.02~0.1μm)、超微細(xì)碳酸鈣(0.02μm)。顆粒形狀規(guī)則,可視為單分散粉體;粒度分布較窄粒徑小。

 

輕質(zhì)碳酸鈣的基本用途

 

造紙

 

造紙行業(yè)是碳酸鈣的最大市場(chǎng)之一,重質(zhì)碳酸鈣填料主要用于除卷煙紙、過(guò)濾紙和特種低定量信息用紙外的印刷紙、廣告用紙、辦公用紙、書寫紙等。輕質(zhì)碳酸鈣相較重質(zhì)碳酸鈣的質(zhì)量更好,具有粒度細(xì)、白度高、價(jià)格低、起泡性低和印刷適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),非常適合用做造紙?zhí)盍,可以基本滿足紙張印刷和光學(xué)性能要求。相關(guān)分析表明,紡錘狀超微細(xì)粒度的碳酸鈣不需改性就可以提升高級(jí)紙張的質(zhì)量和防磨損性,而且在紙漿中填充紡錘狀碳酸鈣,可以模擬微細(xì)纖維,會(huì)有大量的細(xì)小氣室,因此獲得極好的平滑度及可印刷性。

 

橡膠

 

輕質(zhì)碳酸鈣大量用于橡膠制品中,如輪胎,輸送帶膠管、膠布及醫(yī)用橡膠制品,可以減少橡膠用量,降低成本還可以起到補(bǔ)強(qiáng)和半補(bǔ)強(qiáng)的作用。輕質(zhì)碳酸鈣填入橡膠能獲得比純橡膠硫化物更高的抗張強(qiáng)度耐磨性,撕裂強(qiáng)度,并在天然橡膠和合成橡膠中有顯著的補(bǔ)強(qiáng)作用,同時(shí)可以調(diào)整稠度。相對(duì)而言,針狀碳酸鈣的增強(qiáng)補(bǔ)韌性能比普通填料的增韌性功能強(qiáng),在材料中填充后,可以改善材料的強(qiáng)度、硬度及耐磨性等方面的性能。

 

塑料

 

輕質(zhì)碳酸鈣在塑料制品中能起到一種骨架作用,對(duì)塑料制品尺寸的穩(wěn)定性有很大作用,能提高制品的硬度,還可以提高制品的表面光澤和表面平整性。在一般塑料制品中添加碳酸鈣耐熱性可以提高,由于輕質(zhì)碳酸鈣白度在90%以上,還可以取代昂貴的白色顏料起到一定的增白作用。

 

油漆

 

碳酸鈣是油漆生產(chǎn)中重要的填充劑,細(xì)度和顆粒分配決定了油漆的透明度。輕質(zhì)碳酸鈣在油漆行業(yè)中的用量較大,是不可缺少的骨架,在稠漆中用量為30%以上,酚醛磁漆用量4-7%,酚醛細(xì)花紋皺紋漆39%以上。

 

涂料

 

相對(duì)于重鈣而言,由于輕鈣是人工合成的,晶型與組成易于控制,因而可賦予輕鈣多種功能,相對(duì)較高的比表面積使粉體在涂層中的補(bǔ)強(qiáng)效果明顯優(yōu)于重鈣。普通的輕鈣除部分用于建筑涂料、紙張涂料、粉末涂料外,主要用于防腐蝕涂料(包括船舶涂料、集裝箱涂料、車輛底漆、橋梁及鋼結(jié)構(gòu)防腐等),超微細(xì)輕鈣除作為填料外,還具備一定的耐水性、緩蝕性。

 

油墨

 

輕質(zhì)碳酸鈣應(yīng)用于油墨,能使漆膜光澤清晰、持久;使油墨的印刷色調(diào)優(yōu)雅、均勻,其良好的半透明性、光澤度和流動(dòng)性還能降低涂料和油墨成本。球形和立方形的納米碳酸鈣,其疏散性、透明性、光澤度、遮蓋力等性能均優(yōu)于其他填料,廣泛用于快速印刷和激光排版領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)油墨中。

 

醫(yī)藥

 

輕質(zhì)碳酸鈣在藥品配方中用作中和劑、助濾劑、緩沖劑和溶解劑以及填料和鈣源補(bǔ)充劑。且中空結(jié)構(gòu)的碳酸鈣在生物相容性方面功能比較好,可作為藥物傳遞和診斷標(biāo)志物。

 

食品

 

輕質(zhì)碳酸鈣廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代生活補(bǔ)鈣營(yíng)養(yǎng)食品行業(yè),是奶制品、肉制品和面制品、乳制奶粉、奶片等行業(yè)的優(yōu)質(zhì)營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化添加劑。在制備青霉素、鏈霉素、土霉素的過(guò)程中,需要大量碳酸鈣。在食品中作為添加劑,以保證人體所必須的鈣攝入,如口香糖、巧克力和酸奶、鈣片、果凍等飲料中作強(qiáng)化劑,達(dá)到人體對(duì)鈣的需求。輕質(zhì)碳酸鈣在食品加工中作堿性劑、營(yíng)養(yǎng)增補(bǔ)劑、面團(tuán)調(diào)節(jié)劑、固化劑、酵母養(yǎng)料、抗結(jié)塊劑、疏松劑、膠姆糖助劑和改性劑。食用級(jí)碳酸鈣含量高、雜質(zhì)低,Pb、As、Hg、Fe等指標(biāo)特別低。

 

飼料

 

輕質(zhì)碳酸鈣在飼料中作為在飼料加工中鈣的補(bǔ)充劑。飼料級(jí)輕質(zhì)碳酸鈣須符合以下標(biāo)準(zhǔn):碳酸鈣(CaCO3)含量≥98%;碳酸鈣(Ca)含量≥39.2%;水份含量≤1%鹽酸含量≤0.2%;重金屬含量(Pb)≤0.003%;砷(As)≤0.0002%;鋇鹽(Ba)≤0.030%。

 

牙膏

 

輕質(zhì)碳酸鈣可以用于牙粉、牙膏、化妝品等日用化工制品中。輕質(zhì)碳酸鈣在牙膏中用作摩擦劑,不僅可清除牙菌斑、物質(zhì)殘?jiān)⑹寡例X磨光且不傷及牙釉和對(duì)香氣透發(fā)性、膏體擴(kuò)散性好;加之呈微堿性,能中和牙斑細(xì)菌的酸性代謝產(chǎn)物如檸檬酸而降低口腔pH值具有清除酸性牙斑、中和口腔內(nèi)酸性代謝產(chǎn)物等多重作用。

 

密封膠粘合劑

 

碳酸鈣作為半補(bǔ)強(qiáng)填料用于膠粘劑中,可以改變膠層性能,降低膠粘劑成本,基本上與基料不起反應(yīng)。在膠粘劑中加入一定量的碳酸鈣能增加其粘接強(qiáng)度、硬度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、降低固化收縮率和線膨脹系數(shù)。如常用的玻璃膠,不使用補(bǔ)強(qiáng)填料粘結(jié)力變很差,加入工業(yè)碳酸鈣,可以提高粘接接頭的強(qiáng)度,增加表面硬度,增加粘度和熱導(dǎo)率,增加抗沖擊韌性和耐磨性,改善膠粘劑的耐介質(zhì)性能,降低成本。輕鈣尤其是納米級(jí)輕鈣,粒子尺寸穩(wěn)定性好、分散均勻,可提供密封劑良好的彈性、防水性、氣密性、流變性,是理想的密封材料。

 

陶瓷

 

開(kāi)發(fā)顆粒分布均勻的立方體碳酸鈣,可用于在600℃低溫下制造的致密化陶瓷。

 

電纜

 

在電纜制品中輕質(zhì)碳酸鈣能提高電絕緣性能,酸堿度適中,與樹(shù)脂相容性好,能增加填充量,降低成本,尤其適合填充于PVC電線電纜料。

 

其他

 

輕質(zhì)碳酸鈣還廣泛用于有機(jī)合成、冶金、玻璃和石棉等生產(chǎn)中。還可用作工業(yè)廢水的中種劑、含SO2廢氣中的SO2消除劑等。

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