1分钟了解纳米碳酸钙制备工艺（一文了解球形碳酸钙的制备及应用）

碳酸钙因加工方法、结晶条件不同所得产品的原始颗粒会形成不同的形状，在应用中也反映出不同的效用。碳酸钙按形态分为无规则体、纺锤形、针形、球形、链锁形、片形、偏三角形和菱形六面体形、无定形等形态。其中，球形碳酸钙因其具有良好的分散性、耐磨性、平滑性和流动性，越来越受到人们重视。

晶形导向技术

工业生产中可以通过工艺步骤的改进优化，晶形控制剂或表面活性剂的添加等方法来控制碳酸钙的形貌、晶型和颗粒大小，制备各种超细、规整、高纯的碳酸钙。

工艺导向

工艺导向是指在碳酸钙形成过程中，通过调节碳化温度、搅拌速度、CO₂气体流速、通气方式、液相浓度等条件，来控制碳酸钙不同结晶阶段的反应速度，最终达到控制晶体大小与形貌的目的。此种导向技术得到的产品性能稳定，但其技术复杂、要求高、设备投资大，目前，日本多采用此种工艺。

晶形控制剂导向

晶形控制剂导向是一种通过在晶体生长过程加入能够吸附在微晶晶面上的物质或者是在晶体生成中起晶核与模板作用的物质，来影响晶面生长速率的工艺。另外，晶形控制剂对晶核有稳定作用，可以决定晶核的多少，所以对碳酸钙的形貌和大小都有一定作用。

申小清等用硅酸钠为晶形控制添加剂，通过石灰乳碳化工艺制备了颗粒尺寸为40~50nm的球形超细CaCO₃粉体，添加剂最佳用量为0.7~1.5%；向兰等采用间歇碳化法、管式布气法合成了平均粒径为0.1μm左右的超细球形CaCO₃，所用晶形控制剂为ZnCl₂和C₁₈H₂₉SO₃Na。

特点：球形碳酸钙含量较低，多数仍然为方解石型碳酸钙，且生成的碳酸钙团聚严重，粒径分布不均匀；采用此种方法若能制备出一定粒径的球形碳酸钙，则进行工业化生产可以获得较大的利润。

（2）Ca²-H₂O-CO₃^2-反应系统——复分解法

该系统是将含Ca²的溶液与含CO₃^2-的溶液在一定条件下混合反应来制备碳酸钙。根据原料的不同又分为氯化钙-碳酸钙法、氯化钙-苏打法（苏尔维法）、石灰-苏打法等。它们的反应方程式分别为：

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特点：可以通过控制反应温度、溶质浓度及溶剂种类等反应条件，制备出比表面积大、粒度较小的无定形球形超细碳酸钙和分散均匀、形貌规整的方解石型微细碳酸钙等产品，而且制备的产品有白度好、分散性好、纯度高等优点。但原料较贵，制备成本较高。

（3）Ca²-R-CO₃^2-反应系统——微乳液法和凝胶法

该反应系统是通过有机介质R来调节Ca²和CO₃^2-的传质，从而达到控制晶体成核生长的目的。根据有机介质R种类的不同可分为微乳液法和凝胶法两类。微乳液法采用的有机介质一般为液体油，而凝胶法采用的是有机凝胶。这类共聚物具有2个亲水链段（耦合链段与促溶链段），能够定向吸附于无机-水界面。

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微乳法合成超细粒子示意图

（4）其它方法

利用电石渣制备球形碳酸钙

袁可等采用甘氨酸水溶液高效地将电石渣中的氢氧化钙提取成为可溶性的甘氨酸钙盐，随后在不添加晶形模版剂的情况下，通过对甘氨酸钙溶液的碳化，简易地合成出了球形碳酸钙。经分析测试, 产品纯度和白度均达到96%以上, 符合国家标准。

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碳酸钙制备的循环工艺流程图

磷石膏固碳制备不同球形碳酸钙

梁亚琴等用氯化铵溶液浸取磷石膏中的硫酸钙，以溶解态硫酸钙进行固碳制备CaCO3，并通过控制不同的固碳条件制备出不同的球形CaCO3，与国内外利用磷石膏制备CaCO3的方法相比较，该方法以廉价的氯化铵溶液为浸取剂提取硫酸钙，使其与磷石膏中的杂质得到分离；以溶解态硫酸钙为钙源制备出纯度高、白度高的不同球形CaCO3。

球形碳酸钙的应用

球形碳酸钙结构简单、堆积体积小、吸油值低，具有良好的平滑性、流动性，遮盖度高、对油墨吸收性强，主要用于造纸、涂料、润滑油、电子陶瓷等领域。

塑料橡胶行业

球形碳酸钙有着较好的补强性能。这可能是由于纳米团聚体组成的球形碳酸钙在高温、高剪切力的作用下发生了解聚，颗粒在基体中能更好的分散，界面作用力增大，可承受的载荷增加所致。

涂料行业

用球形碳酸钙可以部分或完全替代涂料中现有的重、轻钙颜填料，具有较大的降低涂料成本的空间，特别是其细度所提升的遮盖力和耐刷洗性能值得关注。

油墨行业

油墨专用碳酸钙一般为进行活化处理过的球形或立方状超细碳酸钙。具有稳定性好、光泽度高、适应性强等优点。

造纸行业

球形碳酸钙在纸张的白度、耐折性、松厚、抗张强度留着率等方面与纸张现所使用的轻钙、重钙差别不大,但在抗张强度方面降幅最小，只有施胶度偏低，有待进一步的研究改善。球形碳酸钙在纸张的印刷方面可能有很好表现。

电子陶瓷领域

可以作为功能填料应用于电子陶瓷产品中，比如用于PTC热敏电阻，MLCC片式电容器，半导体陶瓷电容，陶瓷基片等。