重质碳酸钙与轻质碳酸钙的区别

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( Heavy CalciumCarbonate)又称研磨碳酸钙(Ground Calcium Carbonate，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(>2.5m/g)，比杌械方法制得的碳酸钙粉体的沉降体积(1.2~ 1.9m/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898°C、文石加热到825°C，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(25°C)下，碳酸钙在水中的浓度积为8.7x 10⁹、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、无刺徼性，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:
1). 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。
2). 比表面积。重质碳酸钙的比表面积为1㎡/g左右;轻质碳酸钙的比表面积为5㎡/g左右。
3). 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；轻质碳酸钙颗粒徽细、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

2.1 轻质碳酸钙的制备方法

1). 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。
2). 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。
3). 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。
4). 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。
5). 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。

2.2 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石进行粗破碎，再用雷蒙(摆式)磨粉碎得到细石灰石粉，最后用分级机对磨粉进行分级，符合粒度要求的粉末作为产品包装入库,否则返回磨粉机再次磨粉。
湿法生产工艺流程：先将干法细粉制成悬浮液，置于磨机内进一步粉碎，经脱水、干燥后便制得超细重质碳酸钙。

3. 颗粒形状

3.1轻质 碳酸钙的形状

根据碳酸钙晶粒形状的不同，可将轻质碳酸钙分为纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形碳酸钙，这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。
1). 纺锤形碳酸钙是轻质碳酸钙中最常见的一种晶形。其形状像纺锤，平均长轴粒径为5~12μm，平均短轴粒径为1~3μm，控制一定的反应条件，也可以得到平均短轴粒径为0.1~1.0μm的小纺锤形碳酸钙。
2). 针形碳酸钙晶形呈针状，平均粒径为0.01~0.1μm，平均长径比为5~ 100。
3). 链形碳酸钙晶形呈链锁状，平均粒径为0.01一0.1μm，平均长径比为10~ 50。
4). 球形碳酸钙晶形呈球状，平均粒径为0.03~0.05μm。
5). 立方形碳酸钙晶形呈小立方状，平均粒径为0.02 ~0.1μm。
6). 片形碳酸钙晶形呈片状，平均粒径为1~3μm。

轻质碳酸钙按其原始平均粒径(d)分为:微粒碳酸钙(>5μm)、微粉碳酸钙(1 ~ 5μm)、微细碳酸钙(0.1~ 1μm)、超细碳酸钙(0.02~ 0.1μm)、超微细碳酸钙( <0.02pm)。

轻质碳酸钙的粉体特点:a.颗粒形状规则,可视为单分散粉体;b.粒度分布较窄;c.粒径小。

3.2 重质碳酸钙的形状

重质碳酸钙的形状都是不规则的，其颗粒大小差异较大，而且颗粒有一定的棱角，表面粗糙，粒径分布较宽，粒径较大，平均粒径一般为1~ 10xm。
重质碳酸钙按其原始平均粒径(d)分为:粗磨碳酸钙( >3μm)、细磨碳酸钙(1~ 3pm)、超细碳酸钙(0.5~ 1μm)
重质碳酸钙的粉体特点:a.颗粒形状不规则;b.粒径分布较宽;c.粒径较大。

4. 改性

活性碳酸钙，又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙或白艳华，简称括钙，是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重质碳酸钙进行表面改性而制得。

表面改性剂一般是具有两亲基团的有机物(如高级脂肪酸、表面活性剂、偶联剂等)。经表面改性剂改性后的碳酸钙一般具有吸油值低、分散性好、能补强等优点，但主要的优点是具有补强性，即所谓的“活性"，所以习惯上将改性碳酸钙均称为活性碳酸钙，将改性过程称为活化过程。根据活性碳酸钙所用原料的不同，可将活性碳酸钙分为活性轻质(沉淀)碳酸钙和活性重质碳酸钙。

在改性工艺中，改性剂的用量有所不同，活性轻质碳酸钙的改性剂用量约1 %左右，而活性重质碳酸钙的改性剂用量一般为2. 5% ~3%左右。

5. 应用

目前，碳酸钙已广泛应用于造纸、塑料、塑料博膜、化纤、橡胶、涂料、胶粘剂、密封剂、日用化工、化妆品、建材、油漆、油墨、油灰、封蜡、腻子、毡层包装、医药、食品(如口香糖、巧克力)、饲料中，其作用有：

增加产品体积、降低成本，改善加工性能(如调节粘度、流变性能、硫化性能)，提高尺寸稳定性，补强或半补强，提高印刷性能，提高物理性能(如耐热性、消光性、耐磨性阻燃性、白度、光泽度)等。
由于轻质碳酸钙与重质碳酸钙的粒度和表面特征有差异，因而在使用效果上也有一定的差异。
造纸中推广中性施胶之后，碳酸钙需求量剧增，但轻质碳酸钙由于吸油值高、耗胶量就大、有损施胶效果，而重质碳酸钙则反之；另外,轻质碳酸钙保水性强,在机纸中添加，纸张强度就不及添加重质超细碳酸钙的。

在塑料中，普通轻质碳酸钙由于吸油值高，在某些塑料中添加显得太轻，混炼有一定困难，增加添加量较困难，只能作一般性的增量剂。而且随着塑料工业的发展，塑料向高功能化和高附加值化目标发展。对于补强或赋予功能性为目的的功能性填充剂的期望与年俱增。碳酸钙必然会发展有补强或赋予一定功能的新品种。一般的轻质碳酸钙使用不可能大幅度增加，可能会减少。

在橡胶中，轻质碳酸钙由于粒径小、沉降体积大，可以增加橡胶体积，改善橡胶硫化性能、起半补强或补强作用，应用较广。

在建筑涂料、腻子、毡层包装、饲料等方面，由于较粗的粒径就满足需要，因此，主要应用重质碳酸钙。

重质碳酸钙，由于具有能耗低、加工简单、便于大量生产的特点及某些性能优点，在很多用途上它可以取代甚至超越轻质碳酸钙。发达国家生产使用重质碳酸钙与轻质碳酸钙(在填料中)的比例是14一18:1，重质碳酸钙的需求量远远大于轻质碳酸钙。随着重质碳酸钙的不断微细化，活性重质碳酸钙的品种也日益增多。

应用研究的不断深入，重质碳酸钙的应用范围将不断扩大，应用量也将不断增加。

【来源百度文库】