導(dǎo)讀：在桂林舉辦的2014中國(guó)非金屬礦科技與市場(chǎng)交流大會(huì)上，中國(guó)非金屬礦工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）鄭水林教授做了題為《重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)》的專(zhuān)題報(bào)告，本文由鄭教授的報(bào)告整理而成，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
重質(zhì)碳酸鈣GCC（Grinding Calcite Carbonate）是以方解石、白堊、大理石等礦石為原料采用機(jī)械粉碎方法生產(chǎn)的碳酸鈣粉體。
按粒度分為細(xì)粉（D97>10μm）和超細(xì)粉（D97<10μm）；按是否表面改性分為重質(zhì)碳酸鈣（簡(jiǎn)稱重鈣）和活性重質(zhì)碳酸鈣（簡(jiǎn)稱活性重鈣）；活性重質(zhì)碳酸鈣還可細(xì)分為活性重鈣粉和超細(xì)活性重鈣粉。目前的分類(lèi)方法并不統(tǒng)一，沒(méi)有相應(yīng)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。
一、重質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用：
重質(zhì)碳酸鈣作為通常用作填料，廣泛用于人造地磚、橡膠、塑料、造紙、涂料、油漆、油墨、電纜、建筑用品、食品、醫(yī)藥、紡織、飼料、牙膏等日用化工行業(yè)，作填充劑起到增加產(chǎn)品的體積，降低生產(chǎn)成本。用于橡膠中，可增加橡膠的體積，改善橡膠的加工性，起半補(bǔ)強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)作用，并可調(diào)節(jié)橡膠的硬度。
重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣的性能比較：
| |
重質(zhì)碳酸鈣GCC |
輕質(zhì)碳酸鈣PCC |
| 堆積密度（g/cm3） |
大 |
小 |
| 沉降體積（ml/g） |
小 |
大 |
| 比表面積（m2/g） |
小 |
大 |
| 吸油值（ml/g） |
小 |
大 |
| 純度 |
低 |
高 |
| 水溶液PH |
9-10 |
8-9 |
重鈣和輕鈣應(yīng)用的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)：
GCC: 相同填充量下填充材料的體積小、密度大；比表面積和吸油值小，與樹(shù)脂混合較容易；不同原料的雜志種類(lèi)和含量不同，制品的色澤不穩(wěn)定。
PCC: 可根據(jù)不用的要求調(diào)控顆粒晶型，適用性好；沉降體積大、堆積密度??；同樣填充量下可增加制品的體積；雜志較少，制品色澤均勻；原級(jí)粒度小。同樣填充量下填充材料的力學(xué)性能較好；但由于比表面積和吸油值大，與樹(shù)脂混合時(shí)阻力較大。
主要技術(shù)指標(biāo)及對(duì)用途及應(yīng)用性能的影響：
化學(xué)成分（CaCO3含量、鹽酸不溶物、鐵、猛、重金屬等）：影響產(chǎn)品白度、磨耗值、填充材料色澤、化學(xué)穩(wěn)定性、抗菌性等；
細(xì)度及粒度分布：影響產(chǎn)品的白度、亮度或光澤、磨耗值、堆積密度、填充材料力學(xué)性能（強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、模量）及成本等；
沉降體積或堆積密度：影響填充材料的密度
白度：影響制品的色澤和亮度
吸油值：影響碳酸鈣在填充材料或制品中的分散性和填充樹(shù)脂體系的加工性能（混合的難以程度）；對(duì)于涂料和油墨影響其分散穩(wěn)定性或沉降性能
水分含量：影響制品的表觀性能，過(guò)高的水分含量不僅影響表面改性的效果，還可能使制品表面起泡。
表面活性或活化度：影響碳酸鈣在制品中的分散性及與基料的作用，進(jìn)而影響填充材料的力學(xué)性能、耐老化性能以及表觀性能等。
比表面積：影響材料的吸油值和填充樹(shù)脂體系的加工性能；對(duì)于涂料和油墨影響其沉降性能。
pH:影響碳酸鈣的酸堿性，進(jìn)而影響制品的化學(xué)穩(wěn)定性
晶形：影響產(chǎn)品的光學(xué)性能（遮蓋力、透明性等）及填充材料的力學(xué)性能。如，片狀遮蓋力強(qiáng)；針狀抗拉伸強(qiáng)度彎曲強(qiáng)度高；立方體抗沖擊性能較好；紡錘狀透明性較好。
二、重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀
2.1 選礦：
我國(guó)方解石資源非常豐富，CaCO3含量大于97%的優(yōu)質(zhì)方解石資源儲(chǔ)量豐富。目前重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)過(guò)程中一般不進(jìn)行機(jī)械選礦，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的洗礦和人工揀選。
2.2 細(xì)磨與超細(xì)磨
目前，500目一下的產(chǎn)品采用干法生產(chǎn)，主要設(shè)備有雷蒙磨（懸輥磨或擺式磨粉機(jī)改進(jìn)型）和輥磨機(jī)（壓輥磨、環(huán)輥磨、立磨等）。
對(duì)于D97>5μm的超細(xì)產(chǎn)品：一般采用干法生產(chǎn)，部分濕法研磨。主要設(shè)備有球磨機(jī)+分級(jí)機(jī)、輥磨機(jī)（包括帶內(nèi)分級(jí)的環(huán)輥磨、立磨、壓輥磨、攪拌磨）等。
D97<5μm的超細(xì)產(chǎn)品，主要采用濕法工藝生產(chǎn)，主要設(shè)備有攪拌磨、砂磨機(jī)等。
 球磨機(jī)+分級(jí)機(jī)組合可以加工D97在5-16μm的超細(xì)粉體，且可以在325目-2500目之間調(diào)節(jié)產(chǎn)品細(xì)度和粒度分布；特點(diǎn)是連續(xù)閉路生產(chǎn)、多段分級(jí)、單機(jī)生產(chǎn)能力較大。是目前國(guó)內(nèi)外重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)線的主要生產(chǎn)技術(shù)之一。
HCH980超細(xì)環(huán)輥磨粉機(jī) 環(huán)輥磨是近年來(lái)在超細(xì)GCC領(lǐng)域應(yīng)用最廣的一種粉磨與超細(xì)設(shè)備。特點(diǎn)是粉碎比大、單位能耗低。產(chǎn)品細(xì)度可以在0.04-0.005mm(400-2500目)之間任意調(diào)節(jié)，加上精細(xì)分級(jí)機(jī)后可以生產(chǎn)1250目以上的超細(xì)產(chǎn)品。
立式輥壓磨 立式輥壓磨：GCC細(xì)磨和超細(xì)磨的主要大型粉碎設(shè)備之一。特點(diǎn)是粉碎比大，產(chǎn)品細(xì)度可以在7-45μm之間調(diào)節(jié)；產(chǎn)品粒形較好，吸油值較低，特別適合生產(chǎn)人造大理石填料。單位產(chǎn)品能耗和磨耗較低，自動(dòng)化程度較高。
2.3 濕法超細(xì)粉碎生產(chǎn)技術(shù)
濕法超細(xì)粉碎生產(chǎn)技術(shù)主要用于生產(chǎn)D60<2μm、D90<2μm、D97<2μm的造紙涂料及產(chǎn)品及超細(xì)填料（干燥后用做塑料填料）。
一般采用1段或2段連續(xù)超細(xì)研磨工藝流程。主要由濕式攪拌研磨機(jī)或砂磨機(jī)及相應(yīng)的儲(chǔ)罐和泵組成。
2.4 表面改性
未經(jīng)表面處理或改性的碳酸鈣，表面與樹(shù)脂或基料的相容性差，難以在基料中均勻分散，表面與有機(jī)樹(shù)脂或基料的作用力較弱，應(yīng)用性能較差，在某些領(lǐng)域甚至不能使用。表面改性后應(yīng)用性能顯著改善，填充量可以增大。重質(zhì)碳酸鈣表面活化改性的方法主要有化學(xué)包覆改性、機(jī)械力化學(xué)改性和復(fù)合改性。
主要用到的表面改性劑有硬脂酸、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑和水溶性高分子等。
SLG連續(xù)粉體表面改性機(jī)裝配圖 SLG型粉體表面改性機(jī)是江陰市啟泰非金屬工程有限公司和中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）共同研制開(kāi)發(fā)的一種集粉體表面改性、混合、解聚于一體的非金屬深加工設(shè)備，經(jīng)過(guò)十幾年的不斷完善、改進(jìn)，目前已在國(guó)內(nèi)500多家粉體企業(yè)得到成功應(yīng)用，并出口到俄羅斯、馬來(lái)西亞等十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
三、重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：
大型化、功能化（精細(xì)化和活性化）、智能化是重質(zhì)碳酸鈣集約化、穩(wěn)定化、品質(zhì)優(yōu)化和提高生產(chǎn)效率、降低能耗、磨耗和降低生產(chǎn)成本之必然要求。
其中，功能化又包括了產(chǎn)品的精細(xì)化和表面活性化。未來(lái)的重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品要滿足填充補(bǔ)強(qiáng)、高堆砌密度、改遮蓋力特定細(xì)度和粒度分布等要求，同時(shí)，要努力研發(fā)滿足不用應(yīng)用領(lǐng)域要求如低吸油值、高相容性的表面改性與復(fù)合配方和工藝技術(shù)、
四、重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)：
“十一五”期間，重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品年需求量以每年10%的速度增長(zhǎng)，2013年產(chǎn)量已達(dá)1000萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)“十二五”末重質(zhì)碳酸鈣的產(chǎn)能將超過(guò)1600萬(wàn)噸。
未來(lái)，我國(guó)重質(zhì)碳酸鈣生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)將逐步由分散型向集約型發(fā)展，具有資源優(yōu)勢(shì)的地區(qū)或企業(yè)將通過(guò)政府引導(dǎo)、資本運(yùn)作等方式組成跨區(qū)域的大企業(yè)集團(tuán)，這是資源高效利用的必然要求。
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