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增白剂和晶型控制剂在碳酸钙生产中的作用

来源：中国粉体技术网更新时间：2016-07-31 10:18:35 浏览次数：

化学助剂具有提高生产效率、减少原材料消耗、改善产品和半成品质量、控制和缓和生产中可能发生的障碍、赋予产品某些特殊性能的有点，在化工产品的生产应用过程中发挥着非常重要的作用。在碳酸钙产品的生产中，化学助剂应用非常普遍，在提高钙产品的生产效率、附加值、节能降耗等方面发挥着巨大的作用。适当的应用化学助剂，对企业经济效益的提升帮助很大。

碳酸钙产品生产中常用的助剂主要有以下四类：增白剂，用于提高产品白度；晶型控制剂，用于生产特定晶型的产品；分散剂，用于防止碳酸钙粒子团聚影响下游产品的应用；改性剂，用于对碳酸钙粒子进行表面改性，提高其在下游产品中的相容性。

增白剂

碳酸钙产品的白度受到其中杂质的影响而降低，其中主要影响白度的是金属离子。这些离子本身的颜色都是深色，从而降低了产品的白度。早些年日本专利采用在碱性截止中用二亚硫酸钠或锌、四氢硼烷环、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、二氧化硫脲或吊白粉等对碳酸钙中的杂质离子进行还原漂白，但是硫脲存在潜在的致癌作用，已经不再使用。经其他物质漂白后的碳酸钙产品由于没有彻底去除杂质离子，还存在低价金属离子，不仅增白不彻底，而且在应用后的下游产品中极易出现氧化反色现象，在一定程度上限制了碳酸钙的应用。还有一些通过添加光亮剂来改变产品对特定波长光的吸收能力来提高产品的白度，但是也存在氧化反色的现象。

目前，最新的增白工艺是河北工业大学开发出的络合增白工艺，通过独立研发的络合增白剂，将发色的高价金属离子从碳酸钙中除去，使其留在滤液中，从根本上提高了碳酸钙产品的白度。

晶型控制剂

碳酸钙属多型晶体，据文献报道，目前已经成功制备的有立方体型、纺锤体型、板状、针状、球形、玫瑰型等多种晶型。不同的晶型决定了碳酸钙不同的附加值和应用领域，例如：生产油墨需要立方形或球形碳酸钙，橡胶行业需要针状或链状碳酸钙，陶瓷行业要求高纯、微细球形碳酸钙。高档的纳米球形碳酸钙用于汽车底漆每吨售价可达3000-5000元。

晶型控制剂以自身电性、偶极矩等性质的不同来改变碳酸钙结晶时分子的排列方式，实现对不同晶体形状的控制，实际的生产过程中可以通过加入晶型控制剂来生产预期晶型的产品。

立方形的碳酸钙具有稳定的几何结构，在功能材料中补强作用明显。国内外大量文献报道使用Al₂（SO₄）₃、ZnSO₄、硫酸、双氧水、碳酸氢钠、氯化钠、丙二醇等作为晶型控制剂可以生产纳米立方形碳酸钙。日本白石工业株式会社以硫酸盐为晶型控制剂，与Ca(OH)₂悬浊液混合均匀后加入碳化反应器，间歇碳化法制备了平均粒径为45nm的立方形纳米碳酸钙。但是，经过大量的生产实践表明，适当的控制生产工艺条件，不用加入任何晶型控制剂也可以生产出立方形碳酸钙。

球形碳酸钙主要应用与橡胶、造纸、油墨、塑料中，通常由钙盐与碳酸盐在浓碱性溶液中经低温反应制备。主要的晶型控制剂为镁盐、钾盐和多聚磷酸钠。利用碳化法制备球形纳米碳酸钙的方法为：在低于40℃的温度中，向Ca(OH)₂悬浮液中加入双氧水，再通入CO₂进行碳化反映，可以制得球形碳酸钙；对含乙胺醇的石灰乳液中用CO₂碳化，可以制得粒子尺寸分布均匀的球形碳酸钙。用硅酸钠为晶型控制剂，通过石灰乳化工业可以制备颗粒尺寸40-50nm的球形碳酸钙粉体。

作者：盛晨军何豫基河北工业大学钙镁开发中心

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