碳酸鈣通常分為重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣。重質(zhì)碳酸鈣又稱研磨碳酸鈣，簡稱重鈣，是用物理加工方法制得的；輕質(zhì)碳酸鈣又稱沉淀碳酸鈣，簡稱輕鈣，是用化學(xué)加工方法制得的。
重鈣由于具有眾多優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，而重鈣應(yīng)用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品，即超細(xì)、高純、表面改性產(chǎn)品，因此，制備高附加值超細(xì)、高純重鈣產(chǎn)品具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
1. 重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法
重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)方法通常分為干法和濕法兩種。干法生產(chǎn)的特點(diǎn)：1）投資較低，且能大量生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品；2）可以針對不同的使用要求，靈活地控制生產(chǎn)條件，用較低的成本生產(chǎn)不同要求的產(chǎn)品；3）可以對產(chǎn)品進(jìn)行表面改性處理，提高產(chǎn)品的使用性能。
濕法生產(chǎn)是將采掘出來的天然碳酸鈣經(jīng)一次、二次粉碎和洗滌，精選后進(jìn)入濕法研磨設(shè)備研磨，再與分散劑混合后二次研磨，經(jīng)篩選沉淀后取得產(chǎn)品，其生產(chǎn)的特點(diǎn)：1）可大規(guī)模生產(chǎn)，成本低；2）產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)可按產(chǎn)品要求進(jìn)行調(diào)整；3）可以達(dá)到極細(xì)的粒度；4）產(chǎn)品運(yùn)輸困難，如將其干燥則投資和生產(chǎn)成本又提高，故濕法產(chǎn)品，宜就地生產(chǎn)就地使用。另外，干法適用于生產(chǎn)平均粒徑大于3um的微細(xì)重鈣，對于3um以下的粉體，在技術(shù)上可行，但成本過高，經(jīng)濟(jì)上不可行；而濕法研磨主要用于生產(chǎn)平均粒徑小于2um、最大粒徑小于10um的填料和涂布級重鈣，多應(yīng)用于造紙和高檔涂料。因此，可以根據(jù)不同的需求采用不同的生產(chǎn)方法。
2. 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的主要工藝流程
 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的主要工藝流程有：
（1） 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨或剝片機(jī)（間歇、多段或循環(huán)）→濕法分級機(jī)→過篩→干燥→活化→裝袋（涂布級重鈣）。該工藝流程中加入了濕法超細(xì)分級，可及時(shí)把合格的產(chǎn)品分出，提高了效率。濕法超細(xì)分級設(shè)備主要有小直徑旋流器、臥式螺旋分級機(jī)和碟式分級機(jī)，分級后的礦漿濃度較稀，有時(shí)需要加沉淀池。該工藝經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，但分級難操作，目前還沒有非常有效的濕法超細(xì)分級設(shè)備。
（2） 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨→過篩→干燥→活化→裝袋（填料級重鈣）。
（3） 原礦→顎破→雷蒙磨→濕法攪拌磨或剝片機(jī)（間歇、多段或循環(huán)）→過篩（造紙涂布級重鈣漿料）。
濕法生產(chǎn)重鈣根據(jù)所選用工藝的不同，可生產(chǎn)填料級和涂布級兩種產(chǎn)品。填料級重鈣一般經(jīng)一次研磨就可達(dá)到產(chǎn)品的要求，涂布級重鈣需對研磨后的料漿進(jìn)行再次研磨。另外，濕法生產(chǎn)中，工藝控制相對復(fù)雜，應(yīng)根據(jù)原材料、介質(zhì)、研磨設(shè)備、產(chǎn)品用途等來選擇合適的生產(chǎn)工藝。
3. 濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的研究現(xiàn)狀
要使?jié)穹ㄉa(chǎn)的造紙途布級重鈣產(chǎn)品能夠達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，我們必須對原材料、研磨設(shè)備、研磨助劑、研磨介質(zhì)等眾多關(guān)鍵影響因素進(jìn)行選擇。
（1）原材料的選擇。自然界中純度較高、具備晶體形式、具有較高利用價(jià)值的碳酸鈣結(jié)晶體主要有方解石、大理石和冰州石。目前國內(nèi)重鈣粉的原料都是來自碳酸鹽巖經(jīng)區(qū)域變質(zhì)作用和熱接觸變質(zhì)作用形成的，大理巖型方解石礦床和少數(shù)為熱液脈狀方解石礦床，可利用礦物為方解石。方解石以粒狀和片狀的晶型居多，光學(xué)性能也較優(yōu)異，適用于高檔場合，如造紙，尤其是片狀方解石，俗稱大方解石。實(shí)踐證明，由于其片狀、3個(gè)菱面體解理結(jié)構(gòu)，使其具有高的白度和遮蓋力，非常適用于高級白卡紙的填充和涂布，其礦源也相對較少，因此價(jià)格相對較高。相對而言，粒狀方解石，俗稱小方解，遮蓋力則次之，而且更重要的是大方解的沉降速度較小方解慢，有利于紙漿的分散。
（2）研磨設(shè)備的選擇。上面已經(jīng)提到，濕法研磨重鈣的研磨設(shè)備主要有剝片機(jī)、攪拌磨機(jī)和砂磨機(jī)等，但無論選擇哪種設(shè)備都必須保證重鈣的純度和白度不受污染，比如筒體內(nèi)襯和磨盤或攪拌器采用聚氨酯、陶瓷或其他高分子耐磨材料制造，而且在高固含量、高黏度、小研磨介質(zhì)的條件下磨機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。由長沙太冶研究院研制的大型立式濕法超細(xì)磨機(jī)是一種新型高效超細(xì)研磨設(shè)備，可用于非金屬礦的濕法超細(xì)研磨，也是當(dāng)前眾多超細(xì)粉碎設(shè)備中能是利用率高、產(chǎn)品粒度細(xì)的一種設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡單，操作維修方便。磨機(jī)由傳動(dòng)部分（包括電機(jī)和減速機(jī)），筒體和組合型攪拌器組成。電機(jī)經(jīng)減速機(jī)帶動(dòng)組合攪拌嚦嚦 充滿一定磨礦介質(zhì)（剛玉球、鋯球或玻璃球）和被磨物料的筒體內(nèi)中高速旋轉(zhuǎn)，在研磨介質(zhì)的重壓力和攪拌器回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心擠壓力下，利用摩擦、沖擊和剪切而有效地粉磨物料。經(jīng)過試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，應(yīng)用該超細(xì)研磨設(shè)備經(jīng)過一段磨可生產(chǎn)出填料級和底涂料級（-2um>=60%-90%）造紙重鈣產(chǎn)品，因此，該超細(xì)研磨設(shè)備具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。另外，濕法研磨重鈣應(yīng)用比較多的研磨設(shè)備還有砂磨機(jī)，目前國內(nèi)較先進(jìn)的砂磨機(jī)是改良型MB300砂磨機(jī)，它的特點(diǎn)是磨機(jī)的輸入功率直接作用于攪拌器，從而高速推動(dòng)研磨介質(zhì)來達(dá)到超細(xì)研磨的目的。利用攪拌器高速回轉(zhuǎn)使研磨介質(zhì)產(chǎn)生撞擊和研磨的雙重作用，有效地研磨物料并分散均勻。該超細(xì)研磨設(shè)備經(jīng)過一級或二級研磨可達(dá)到填料級和底涂料級造紙重鈣產(chǎn)品，經(jīng)過三級研磨可達(dá)到面涂料級造紙重鈣產(chǎn)品。
（3）研磨助劑的選擇。研磨助劑對于粉體的濕法超細(xì)研磨是必不可少的。我們一般把研磨助劑分為助磨劑和分散劑，它們的作用機(jī)理并不相同。
對于助磨劑的作用機(jī)理，根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果表明有兩種具有代表性的學(xué)說：第一種是以列賓捷爾為首的“吸附降低硬度”學(xué)說，即助磨劑分子在顆粒上的吸附降低了顆粒的表面自由能，或者引起表面晶格的位錯(cuò)遷移，產(chǎn)生點(diǎn)缺陷或線缺陷，從而降價(jià)顆粒的強(qiáng)度和硬度，促進(jìn)裂縫的生產(chǎn)和擴(kuò)展，因而降低磨礦能耗，改善了磨礦效果；第二種是以克蘭帕爾為首的“礦漿流變學(xué)調(diào)節(jié)”學(xué)說，認(rèn)為助磨劑能夠通過調(diào)節(jié)漿料的流動(dòng)性，阻止顆粒之間、顆粒與研磨介質(zhì)及襯板之間的團(tuán)聚和粘附。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，研磨助劑的作用主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1）改變漿料的流變學(xué)性質(zhì)和顆粒表面電性，進(jìn)而降低漿料的黏度，提高漿料的分散性，減少生產(chǎn)系統(tǒng)中管道和各進(jìn)出口阻力，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；2）由于漿料黏度的降低，減少了介質(zhì)運(yùn)動(dòng)阻力，同時(shí)提高了介質(zhì)相對運(yùn)動(dòng)對漿料顆粒的沖擊和研磨作用；3）助劑分子在新生顆粒表面的吸附，大大降低了微顆粒表面的不飽和表面能，因而防止了顆粒的團(tuán)聚。針對濕法研磨超細(xì)重鈣，研磨助劑一般采用分散劑，而且應(yīng)盡量選用純度高、穩(wěn)定性好的聚羧酸或聚丙烯酸及其鈉鹽。
（4）研磨介質(zhì)的選擇。濕法研磨重鈣原材料的硬度是莫氏硬度為2.6-3.0之間，因此，研磨介質(zhì)必須有恰當(dāng)?shù)挠捕群晚g性。硬度太大，則對磨機(jī)筒體和攪拌器或磨盤磨損過大；而韌性不好，則研磨介質(zhì)容易破碎。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，研磨介質(zhì)有的最佳硬度為物料的3倍。針對重鈣，常用的研磨介質(zhì)有剛玉球、鋯球和玻璃珠等。對于研磨介質(zhì)的尺寸，一般來說，尺寸小，接觸點(diǎn)多，研磨效率就高，但過小的研磨介質(zhì)會(huì)使?jié){料的小顆粒部分增多，而對于大的顆粒，小尺寸研磨介質(zhì)又不能提供足夠的動(dòng)能破碎，贊成產(chǎn)品顆粒分布變寬，而且易于阻塞研磨介質(zhì)和漿料的分離系統(tǒng)，因此，對于一定細(xì)度范圍的產(chǎn)品，存在一個(gè)最佳的研磨介質(zhì)直徑，這在實(shí)踐生產(chǎn)中已經(jīng)得到了驗(yàn)證。對于多臺(tái)磨機(jī)串聯(lián)的情況，就隨著各級進(jìn)料顆粒的逐漸變小而選擇相應(yīng)小的研磨介質(zhì)。
（5）部分工藝參數(shù)的最優(yōu)化配置。如給礦粒度、磨機(jī)主軸轉(zhuǎn)速、磨礦濃度、研磨介質(zhì)與原材料質(zhì)量比、研磨時(shí)間、分散劑及助磨劑的用量等等。
4.濕法研磨重質(zhì)碳酸鈣的發(fā)展
我國的重鈣應(yīng)用目前還是初級產(chǎn)品，而重鈣應(yīng)用的真正價(jià)值是它的深加工產(chǎn)品，即超細(xì)、高純、表面改性產(chǎn)品，而濕法生產(chǎn)的重鈣產(chǎn)品純度高、粒度細(xì)且均勻、粒形好、質(zhì)量穩(wěn)定，達(dá)到了產(chǎn)品深加工的目的，因此，濕法研磨重鈣且有廣泛的前景。
目前，國際上超細(xì)重鈣的生產(chǎn)及應(yīng)用主要集中在美國、西歐、日本。從生產(chǎn)能力及消耗量來看，美國的超細(xì)重鈣年生產(chǎn)能力及消費(fèi)量均占各國之首，其次是西歐和日本，而我國年年來雖然也取得了令人鼓舞的成績，但與美國、西歐、日本等國相比，還存在較大的差距。如我國廠家多、規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量差；粗料徑產(chǎn)品多，超細(xì)產(chǎn)品少；普通產(chǎn)品多，專用產(chǎn)品少；多數(shù)廠設(shè)備陳舊技術(shù)落后，自控水平差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；干法粗粉多，超細(xì)干法或濕法產(chǎn)品少，滿足不了市場需求，造成花費(fèi)大量外匯高價(jià)進(jìn)口超細(xì)重鈣等。因此，我國超細(xì)重鈣的發(fā)展方向是：
（1）生產(chǎn)規(guī)模化，設(shè)備大型化，生產(chǎn)過程自動(dòng)化和智能化，提高經(jīng)濟(jì)效率；
（2）采用先進(jìn)設(shè)備，提高研磨效果，降低能耗；
（3）采用先進(jìn)工藝流程，使各項(xiàng)工藝參數(shù)達(dá)到最優(yōu)化配置，提高生產(chǎn)效率；
（4）研發(fā)更有效的研磨助劑，更好地改善漿料的流變性，為造紙廠提供分散優(yōu)良的重鈣漿料；
（5）建立衛(wèi)星式供應(yīng)系統(tǒng)，減少運(yùn)輸及后續(xù)處理而造成的損失。
作者：安先生 河南省通許縣技興制粉機(jī)械設(shè)備廠
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