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重钙粉生产厂家有栖霞重钙粉生产厂家。重质碳酸钙简称重钙,是用优质的石灰石为原料,经石灰磨粉机加工成白色粉体,它的主要成分是CaCO3,重钙具有白度高纯度好色相柔和及化学成分稳定等特点,重钙通常用作填料,广泛用于人造地砖,橡胶和牙膏等日用化工行业。
重钙粉的特点
重钙粉应用特点是由于比表面积和吸油值小与树脂混合较容易,相同填充量下填充材料的体积小密度大,同原料的杂质种类和含量不同,制品的色泽不稳定,质碳酸钙由于可以根据不同应用要求调控颗粒晶形,适用性好。
由于沉降体积大或堆积密度小,同样填充量下可增加制品的体积,由于杂质较少制品的色差均匀,由于原级粒度小,同样填充量下填充材料的力学性能较好,但由于比表面积和吸油值大,与树脂混合时阻力较大较难混和。
基本内容执行标准:国家药品标准 WSl-(X-002)-2008Z
碳酸钙粉体应用非常广泛,绝大多数橡胶、塑料制品里都会添加,轮胎厂、塑料管材管件制品厂、电缆厂、胶厂、橡胶制品厂、色母粒厂、造纸厂、牙膏厂等等都会用到。另外,低档的粉体还大量用于电厂脱硫等,所以电厂也用。重质碳酸钙的厂家国内非常多,你要找这样的重质碳酸钙生产厂家要慎重点,从你长期需要重质碳酸钙的,建议你参考下鑫山股份,他们是国内生产重质碳酸钙很棒的厂家,我们的供应商,呵呵,给你推荐下一、概述
石灰岩是一种以方解石为主要成分的碳酸盐岩。碳酸钙含量在98%以上的石灰岩,工业上称为方解石矿或碳酸钙矿。
方解石的化学式为Ca[CO3],其理论化学组成为:CaO56.04%、CO243.96%,无色或白色,硬度为3,密度为2.6~2.8g/cm3。
石灰岩中常含有白云石和粘土质矿物,与方解石形成一系列的过渡型岩石。石灰岩按矿物成分和化学成分分类见表3-7-1,矿石类型见表3-7-2。
表3-7-1 石灰岩分类
表3-7-2 石灰岩的矿石类型及特征
世界的石灰岩资源很丰富。年产量达1亿吨以上的国家有美国、中国、原苏联、日本等国,其次为英国、德国、意大利、西班牙、巴西、法国、波兰、委内瑞拉、印度等国家。
我国石灰岩矿产资源十分丰富,作为水泥、熔剂和化工用的石灰岩矿床已达近千处,产地遍布全国,各省、市、自治区均可在工业区附近就地取材。尤其可喜的是我国近几年发现了一些白度高的优质填料级方解石矿,并先后建立了微细重质碳酸钙加工厂,促进了我国无机填料工业的发展。
二、石灰岩的主要用途和质量标准
石灰岩在冶金、建材、化工、农业等各部门都是重要的工业原料。石灰岩的主要用途见表3-7-3。
表3-7-3 石灰岩的主要用途
对石灰岩的质量要求,视用途不同而异。我国目前除冶金工业用石灰岩制定了国标(ZBD6001-85)外,其他行业的标准是由应用部门自行制定的。冶金用石灰岩质量标准见表3-7-4和表3-7-5,水泥用石灰岩质量标准见表3-7-6,玻璃工业、电石和制碱、制糖助滤剂等用石灰岩质量标准分别见表3-7-7~表3-7-9。
表3-7-4 冶金用石灰石化学成分要求(ZBD60001-85)
注:1.普通石灰石中,当MgO大于3%时,执行高镁石灰石标准。
2.普通石灰石或高镁石灰石一级品至四级品中磷、硫杂质含量,供方应定期提出分析数据,但暂不作考核依据。
表3-7-5 冶金用石灰石粒度要求(ZBD60001-85)
注:经协商可供应其他粒度石灰石产品。烧石灰用石灰石粒级差不大于40mm。
表3-7-6 水泥用石灰质原料质量要求
表3-7-7 平板玻璃用石灰岩质量要求
表3-7-8 电石和制碱用石灰岩质量要求
表3-7-9 制糖助滤剂用石灰岩质量要求
非晶质石灰岩作生产水泥原料,其粒度要求为30~80mm。日本工业部门对石灰岩的质量要求见表3-7-10。
表3-7-10 日本工业部门对石灰岩质量的要求
三、石灰岩的选矿加工
石灰岩资源的特点是储量大,质量较好,因此世界各主要生产石灰岩的国家,都采用洗矿—破碎—分级方法处理石灰岩矿石,以去除地表泥土、砂石、粘性泥团对矿石的污染。对于品位较低的石灰岩或矿石性质差异大的石灰岩,国外有的国家采用浮选法或光电选矿法。下面列举两个石灰岩的选矿实例。
例1 武汉钢铁公司乌龙泉石灰岩矿选矿
乌龙泉石灰岩矿属海相沉积石灰岩、白云石矿床。原矿含泥率为6.1%~13.5%,个别高达18%。开采中混入矿石的表土、泥团一般为6%~12%,泥团粘性较大,去除较困难。该矿主要开采普通石灰石、优质石灰石和白云石三个矿种。在露天开采中按不同采区和矿种分采,分运并分别破碎洗矿处理,原则工艺流程见图3-7-1。
产品质量指标见表3-7-11。
表3-7-11 乌龙泉矿石灰岩产品质量指标
图3-7-1 乌龙泉三期新系统原则工艺流程图
例2 美国宾夕法尼亚州通用阿特拉斯水泥公司石灰岩浮选厂
矿石中主要矿物为方解石和白云石,占75%;其次是绢云母,占15%;石英占8.5%;以及少量的黄铁矿和石墨。选矿工艺流程见图3-7-2。
四、方解石矿的深加工
图3-7-2 美国通用阿特拉斯水泥公司石灰岩浮选厂选矿工艺流程图
1.制取生石灰和熟石灰
方解石在1000~1300℃温度下分解为CaO和CO2,CaO为生石灰。石灰岩经过热分解形成的生石灰的组织结构主要取决于煅烧温度,其次是温度的作用时间以及杂质的含量等。我国主要是在立窑中*生石灰。
熟石灰是由生石灰水化后制得,反应式为:
CaO+H2O→Ca(OH)2+65×103J。
生产熟石灰的方法有湿法消化和干法消化。干法消化在消化机中完成。
2.重钙超细微粉的制备与应用
碳酸钙按其加工工艺的不同,可分为重质碳酸钙(GL,即天然碳酸钙微粉,简称重钙)和轻质沉淀碳酸钙(PCC,即沉淀碳酸钙,简称轻钙)。
重钙是用途广泛的无机盐填料之一,也是当今高新技术中的重要填料,主要用于造纸、塑料、橡胶、涂料、印刷油墨、胶结剂等中作填充剂、补强剂、增白剂。我国重碳酸钙原矿(主要是大理岩)资源丰富,纯度高(CaCO3>99%),白度>94%,而且方解石“菱面体”解理发育,易制成片状粉体,为制取高档重钙填料提供了原料保障。
用物理方法生产重钙,所用主要碎磨设备有球磨机、雷蒙磨、振动磨、搅拌磨、气流磨等。重钙按其粉碎程度分为:粗磨碳酸钙(CGL),平均粒径大于3μm;细磨碳酸钙(FGL),平均粒径为1~3μm;超细磨碳酸钙(UFGL),平均粒径为0.5~0.9μm。
国际标准化组织(ISO)在ISO787-1~25(颜料和填料的通用检验方法)中,对颜料和填料的物化性能及其检验方法都有明确规定,但没有明确规定其命名。世界主要重钙生产厂家的产品,一般都有自己的商品名称。
我国碳酸钙产品的命名由三部分组成。第一项为汉语拼音字母Z或Q,表示类别,Z表示重钙,Q表示轻钙。第二项为*数字(1~5),表示产品的平均粒径d的范围,其中1表示>5μm,2表示1~5μm,3表示0.1~1μm;4表示0.02~0.1μm,5表示<0.02μm。第三项为拼音字母B或G,B表示未经改性,G表示已经表面改性处理。例如:Z2G,表示产品为平均粒径1~5μm,经表面改性处理的重钙。
制备重钙的原则工艺流程为:
河南省非金属矿产开发利用指南
采用湿法超细磨获得的产品质量一般比干法超细磨好,不仅粒度细,而且粉体呈片状。无论是湿法还是干法,一定要采取措施,防止破碎、研磨设备对物料的污染,使其白度下降。
随着世界造纸工艺从酸性造纸向碱性和中性造纸转化,许多造纸厂由酸性工艺中使用高岭土、滑石粉填料,转换成在碱性工艺中使用重钙填料。作为碱性矿物颜料的重钙在造纸工业中用量迅速增加,如欧洲涂布级重钙的占有率,从1980年的20%增至1990年的42%;而高岭土的占有率,却从75%降至53%。到2000年,研磨重钙的占有率达到了56%,约320万t。在我国,1995年涂料级研磨重钙的消耗量约2万t,产品供不应求。
目前,国际上常用于造纸的四种研磨重钙(GCC)的细度数据见表3-7-12和表3-7-13。造纸厂一般要求用于涂布的重钙,最大颗粒直径不超过10μm(100%<10μm)。造纸厂不仅限制涂布重钙的最大颗粒,而且还限制其最小颗粒直径(dmin),一般要求0.2μm的颗粒含量小于15%~20%。这是因为小颗粒过多,在造纸生产中不仅用胶量大、透气性差,而且纸张的表面光泽变次。
表3-7-12 国际上造纸用重钙的细度(μm)
测定重钙的粒度及粒度分布的方法主要有:筛分法、显微镜法、激光法和沉降法等。
表3-7-13 造纸业中不同用途产品技术性能参考指标
对于400目的重钙产品的粒度分布可用筛分法测定;400~2500目的重钙产品的粒度可用激光粒度测定仪和带微R的显微镜测定;对于-2μm占90%以上的重钙产品可用离心沉降式粒度测定仪测定,然后用扫描电镜校验。
由于目前国内外对粒度测定无统一规定,因所用仪器、测定原理和操作人员不同,对于同一样品测定的结果往往差别较大。因此要求测定人员固定,测定结果必须用另一种方法校验,不超差才能报出结果。
用于造纸涂料和填料的重钙白度应大于90,一般要求在94%以上。
我国的铜版纸、涂布纸等高档纸产量低,每年都要从国外进口。中性施胶和涂布纸是我国造纸工业重点发展项目。联合国教科文组织倡议中小学课本用纸采用低定量、低光泽的涂布纸。印刷行业也将逐步从目前的高级胶版印刷纸,向高填纸、低定量涂布纸过渡,这必将扩大超细研磨碳酸钙的需求。我国已先后建起了一些重钙生产厂,但因设备和技术问题,主要是生产普通填料(-320目)的微粉。唐山建起的年产1万t填料级和0.5万t涂料级全自动研磨碳酸钙生产厂,提高了我国超细重钙的生产水平。
3.纳米碳酸钙的制备与应用
纳米粉末是指处于原子、分子与宏观物体过渡区域的固体微颗粒,它是一种零维材料。纳米粉末的晶粒尺寸为1~100nm。物质变成纳米颗粒后,其单位质量的表面积比原来的块状固体大得多,从而出现一些新的性能,成为物质的新状态。
纳米颗粒具有两大基本特性:一为表面效应,二为体积效应。
表面效应 随着颗粒尺寸的减小,表面原子数增加。粒径为5nm的粒子,其表面原子所占的比例可达40%;当粒径为2nm时,表面原子所占的比例增加到80%。同时,比表面积已增大到原来的几百倍。由于表面原子的空间构型与自旋构型不同于体内,原子间的相互作用与电子能态也有别于体内,表面原子的活性比结构内的原子活性高。如纳米结晶的碳酸钙,由于比表面积大、表面活性强,可与橡胶分子之间牢固结合,取代碳黑、白碳黑作橡胶补强剂。
体积效应 体积效应是指当粒子的尺寸小于光的波长的1/2时,光线可绕过粒子,呈现透明性,如80nm以下的碳酸钙粒子可用于透明、半透明橡胶、塑料薄膜、无色颜料等。
目前,国际上制备纳米粉末的方法比较多,人们对各种方法的分类尚无统一标准。一般是按物质的聚集状态分为气相法、液相法和固相法。固相法是从固相直接制得纳米微粒,不经相变,包括机械粉碎法和热分解法。固相法很难得到粒径小于0.1μm的超细粉体,而且粉体的形貌也不均匀。气相法是指反应物在高温气相条件下合成所需要的产物,产物经快速冷却后形成纳米粉末的方法。气相法制备纳米粉末通常又分为:系统中不发生化学反应的蒸发—冷凝法和通过化学反应(气—固反应、气—气反应、气—液反应)合成所需化合物的化学气相反应法。气相法主要用于制备金属、合金和陶瓷的纳米材料,部分方法已经工业化。气相法的优点是纯度高,粉末的粒度分布窄和分散性好,该法的缺点是设备投资大,成本高。
纳米碳酸钙主要采用液相法合成,根据合成机理不同又分为三种反应系统,见图3-7-3。
图3-7-3 纳米碳酸钙液相法分类
纳米碳酸钙的制备,最早是用氯化钙与碱反应,制成初生态石灰乳,再将其与碳酸钠溶液反应而成。其反应过程为:
CaCl2+2NaOH→Ca(OH)2+2NaCl
Ca(OH)2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaOH
由于该工艺生成的碳酸钙中含有微量碱,很难除去,因此限制了产品的使用。目前工业上主要采用间歇碳化法和连续喷雾碳化法生产纳米碳酸钙。这两种工艺是以天然碳酸钙为原料,成本低廉。工艺流程见图3-7-4。主要反应过程为:
河南省非金属矿产开发利用指南
图3-7-4 纳米碳酸钙的制备流程
在纳米碳酸钙制备反应中,氢氧化钙由天然碳酸钙经煅烧、消化获得,二氧化碳由碳酸钙煅烧的窑气经净化压缩获得。因此,原料的准备和预处理包括煅烧、消化、净化、气体压缩等环节。作为原料的天然碳酸钙质量的优劣对纳米碳酸钙产品的质量影响较大,要严格控制。其质量标准的最低要求为:CaCO3>97%,MgO<1%,SiO2<0.5%,Fe2O3<0.5%,Mn<0.0045%。此外,煅烧和消化的工艺条件,也会影响氢氧化钙的活性,进而影响产品质量。
1)间歇碳化法
间歇碳化法与传统轻钙的制备方法较接近,不同的是轻质碳酸钙是在鼓泡塔中进行反应,而纳米碳酸钙的制备一般是在搅拌反应器中进行反应,通过搅拌改善反应体系的传质、传热效果。关键的是在反应过程中需严格控制反应条件,如碳化温度、二氧化碳流量、石灰乳浓度等,并加入适当的添加剂。添加剂的主要作用是促进晶体成核和控制晶体生长。分无机和有机两类,无机添加剂有无机酸和碱土金属盐等;有机添加剂为多羧配等配合物形成剂。通过控制不同的条件,目前已制备出不同晶形(链状、针状、球形、立方形、片状等)粒径大于10nm的多种纳米碳酸钙产品。间歇碳化法投资少、操作简单、易转化,目前大部分纳米碳酸钙是用该方法制得。这种方法不足之处是生产效率较低,产品粒径不均匀,分布范围较宽,这些有待进一步改进。
2)连续喷雾碳化法
喷雾碳化法是将精制的石灰乳在空心雏形压力式喷嘴的作用下,雾化成直径约0.1mm的液滴,均匀地从碳化塔顶部淋下,与从塔底进入的CO2混合气体逆流接触,进行碳化反应,制得纳米碳酸钙。在喷雾碳化塔内,液相以雾滴形式分散于气相中。由于雾化的雾滴细小,比表面积很大,导致气液接触充分、均匀,反应中心很多,形成多个晶核;又由于气液接触时间相近,使得各晶核的生长速度基本相同,从而可以保证产品粒径均匀,粒度分布较窄;同时,由于气液两相接触时间短,使在反应面上析出的CaCO3晶粒不易沉积在反应物表面上,不易产生重结晶、孪晶及二次凝聚,有利于控制产品晶体形状及粒径。
喷雾碳化法一般采用两段或三段连续碳化工艺,即石灰乳经第一段碳化塔碳化形成反应混合液,然后喷入第二段碳化塔碳化得最终产品,或再喷入第三段碳化塔进行三段碳化获得最终产品。由于碳化过程是分段进行的,因此可以对晶体的成核和生长过程进行分段控制,与间歇碳化法相比更容易控制产品的形状和粒度。
由于该方法投资大,技术含量较高,管理难度大,目前应用得较少。
纳米碳酸钙目前主要用在橡胶行业作填充剂和补强剂。在纳米碳酸钙生产技术方面处于先进水平的日本,46.6%的纳米碳酸钙用于橡胶行业。用纳米碳酸钙作填料的橡胶,其硫化胶伸长率、撕裂强度、压缩变形和耐屈挠性能,都比用碳酸钙作填料的强度高。纳米碳酸钙的填加量可达100%(体积)以上,而碳黑、白碳黑在胶料中加入量一般只能达到50%(体积),这样用纳米碳酸钙作橡胶填料,不仅起到补强作用,而且可降低成本。纳米碳酸钙的形状越复杂,与橡胶分子的结合越牢固。不同形状的纳米碳酸钙在橡胶中的补强性能,由强到弱的顺序为:链状>针状>球形、立方形。经表面改性活化处理的纳米碳酸钙与橡胶分子的相容性增大,增强了橡胶制品的机械强度。
纳米碳酸钙作塑料的填料,晶形应选择立方或球形,以减少对增塑剂的吸收;粒度为40~100nm;表面经改性活化处理。纳米碳酸钙作塑料填料,具有补强作用,提高了塑料的弯曲强度和弯曲弹性模量、热变形温度和尺寸的稳定性,还赋予塑料的滞热性。
油墨工业中长期采用的填料(体质颜料)有氢氧化铝、硫酸钡、铝钡白等,随着合成树脂连接料在油墨工业中的推广应用,这些传统的油墨填料已逐渐被纳米碳酸钙取代。纳米碳酸钙在树脂型油墨中作填料,除具有一般油墨填料的作用外,还具有以下优点:洗净碱质的纳米碳酸钙作油墨填料,防止了油墨胶化或返粗现象,稳定性好;光泽高;不影响印刷油墨的干燥性能。
纳米碳酸钙作油墨填料,要求要经表面改性活化处理,晶形为球形或立方形。油墨中常用的两种纳米碳酸钙,规格如下。
透明纳米碳酸钙 CaO52.6%;ZnO2.3%;MgO0.2%;Al2O3和Fe2O30.2%;水分2%;燃烧失重43.90%;盐酸不溶物0.10%;pH值8.30;密度2.56g/cm3;吸油量36mL/100g;体积密度(JIS法)3.60mL/g;平均粒径30nm;比表面积(BET法)87m2/g。
半透明纳米碳酸钙 CaO54%;MgO0.2%;SiO20.1%;其他氧化物0.2%;水分2%;燃烧失重45.1%;pH值8.6;密度2.57g/cm3;吸油量26mL/100g;体积密度(JIS法)2.4mL/g;平均粒径50nm;比表面积(BET法)28m2/g。
纳米碳酸钙已成为重要的无机化工原料。国内广东、上海等地已有生产纳米碳酸钙厂家。如广东广平化工实业有限公司引进冷冻、间歇鼓泡式碳化法生产装置,在国内属于较早的生产纳米碳酸钙厂家,规模为5kt/a;上海华明超细碳酸钙有限公司采用冷冻、间歇搅拌式碳化法生产的纳米碳酸钙,规模为3kt/a;北京市化工建材厂采用冷冻、间歇鼓泡式碳化法生产油墨用纳米碳酸钙(2kt/a,-100nm)等。广东、上海两家生产的“白燕华”牌和“华明”牌纳米碳酸钙的质量标准分别见表3-7-14和表3-7-15。表3-7-16列出了日本橡胶行业中使用纳米碳酸钙的情况。
表3-7-14 “白燕华”牌超细活性碳酸钙产品物化性质
注:比表面积测定,BET法。
表3-7-15 “华明”牌超细活性碳酸钙产品物化性质
表3-7-16 日本橡胶制品应用纳米碳酸钙举例
我国生产的纳米碳酸钙已有10余种,广泛用于橡胶、塑料、油墨等行业,但专用化、功能化的品种很少,产品数量也很少,远远不能满足国内市场需求。根据汽车漆、油墨、橡胶、塑料、涂料等行业对纳米碳酸钙的需求预测,到2005年消费量达5万t。目前,国内10~50nm的碳酸钙主要依靠进口,仅1999年进口量就达1万t。为了使我国生产的纳米碳酸钙的品种、产量、质量能尽快达到国际先进水平,一些研究院、所和高校进行了大量试验研究,有的研究成果已达国际领先水平并已进入工业化实施。如北京化工大学采用超重碳化法生产纳米碳酸钙,其产品粒度≤30nm,现已在广东恩平建立3kt/a级纳米碳酸钙工业装置。
4.轻质碳酸钙(沉淀碳酸钙,白垩粉)
轻质碳酸钙简称轻钙,是一种白色轻质粉末,密度2.71~2.91g/cm3,折光率1.65,粒度范围1.0~16μm;比表面积5~25m2/g,难溶于水和醇。
轻钙的制备工艺与纳米碳酸钙的制备工艺相似,采用连续碳化法,工艺流程见图3-7-5。原料是石灰石,要求原料含碳酸钙>98%,氧化镁≤1%,铁、铝氧化物<0.5%。首先将石灰岩破碎、筛选成50~150mm的入炉料,白碳破碎至粒度为38~50mm。煤:石灰石比值为1:(8~11)。在900~1100℃下煅烧,用3~5倍水消化煅烧产出的生石灰,消化温度约90℃。煅烧分解出的CO2气体经气槽净化后送入碳化塔。消化后的石灰乳经过滤除杂质后进入碳化塔碳化,碳化温度为60~70℃,碳化压力为7.84×104Pa。碳化后的碳酸钙浆料,经离心脱水后获得的湿粉进入回转干燥炉干燥(或其他类型的干燥设备),含水率降至0.3%以下,再经冷却、粉碎、过筛即可获得成品。其反应过程为:
CaCO3→CaO+CO2,
CaO+H2O→Ca(OH)2,
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O。
图3-7-5 沉淀碳酸钙生产工艺流程
目前,全国生产轻钙的厂家约300余家,年产量达200万吨。生产厂家遍布全国各省、市、自治区,其中河北、四川、山东三省较为集中,约占全国总产量的2/3。
轻钙主要用于橡胶、塑料、油墨、造纸等行业中。轻钙的行业标准见表3-7-17,经表面改性处理的轻钙标准见表3-7-18。随着工程塑料、造纸行业的中性施胶、油漆、油墨、橡胶、日用化工品等行业的发展,碳酸钙工业必然随之迅速发展,不仅产量增加,而且向品种多样化、专用化、功能化方向发展。粒子的微细化、结构的复杂化、表面的活性化是碳酸钙工业的主要发展方向。粒子越细,表面活性越大,用于橡胶制品,补强性能越好;用于高档涂料,分散性越好;用于油墨,透明性越好。
轻钙在塑料行业中的应用例子见表3-7-19~表3-7-21。
表3-7-17 工业沉淀碳酸钙技术要求(HG2226-91)
①为出厂时检验结果。
表3-7-18 工业活性沉淀碳酸钙(外观:白色粉末)质量标准(HG/T2567-94)
表3-7-19 PVC异型材
表3-7-20 聚氨酯软泡沫
表3-7-21 聚丙烯打包带(APP料)
主要参考文献
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钙尔奇是辉瑞健康药物部旗下品牌,总部位于美国新泽西州。
品牌历史
1996年,钙尔奇碳酸钙D3片在中国上市,成为第一个进入中国的国际知名钙补充剂品牌,被众多中国医学专家和营养学专家推荐用于预防和治疗骨质疏松症,揭开了钙尔奇在中国不断发展壮大的序幕。
2000年,儿童配方的碳酸钙D3咀嚼片(Ⅱ)在中国上市,为中国儿童补钙开启了崭新的篇章,并通过德国莱茵TüV质量管理体系认证。
2001年,片剂胶囊通过澳大利亚TGA认证,并于2006年、2009年得到再次认证。
2005年,钙尔奇牌添佳片全新上市,满足年轻时的储钙需求,让体态常葆年轻挺拔。
2006年,截止2006年,在国内专业杂志上共有60余篇研究文献证实碳酸钙D3片临床效果。
2009年,钙尔奇小添佳咀嚼片(巧克力味)全新上市,帮助孩子骨骼强壮,健康成长。
钙尔奇已经上市产品有钙尔奇碳酸钙D3片、碳酸钙D3咀嚼片(II)、钙尔奇牌添佳片和钙尔奇小添佳咀嚼片。
产品优势
1、每片含600毫克高浓度钙。
2、维生素D帮助钙质吸收。
3、碳酸钙源安全性高,适用于各种人群。
4、历经国内外众多临床试验证实其有效性。
5、 推荐人群:妊娠、哺乳期妇女,更年期妇女,老年人等。
品牌理念
作为美国骨骼与关节健康领先品牌,钙尔奇致力于用创新的科技、独特的配方,为骨骼、关节与肌肉设计整体的运动解决方案,为人们的行动力尽其所能,让全世界更多的消费者身随心动,提高人们的生活质量!
以上内容参考:百度百科-钙尔奇
以上内容参考:钙尔奇-走进钙尔奇
郑水林
(中国矿业大学(北京) 化学与环境工程学院,北京 100083)
摘要 本文综述了中国重质碳酸钙的生产、应用现状;重点总结了重质碳酸钙粉碎、分级和表面改性技术现状和进展;并对其市场、技术发展趋势进行了展望。
关键词 重质碳酸钙;生产;应用;加工技术。
作者简介:郑水林,男,(1956—),中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院教授,博士生导师;长期从事非金属矿物选矿和深加工的教学与研究。E-mail:shuilinzh@yahoo.com.cn。
中国重质碳酸钙的规模化生产始于20世纪80年代初期,最初的生产厂家大多集中于浙江的富阳和建德地区。经过20多年的发展,生产规模已从最初的年产几万吨增大到2006年的逾500×104t。主要生产地区已从浙江建德、富阳扩展到安徽、广东、广西、四川、湖南、江苏、山东、湖北、江西、辽宁、吉林、黑龙江等地;生产企业由最初的几家增加至目前的300余家;产品品种从最初的“双飞粉”(200目)、“三飞粉”(325目)发展到400目(<38μm)、600目(d97=20μm)、800目(d97=16μm)、1250目(d97=10μm)和2500目(d97=5μm),以及d80≤2μm、d90≤2μm、d97≤2μm等产品;产品已能基本满足国内塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、日化、饲料等应用领域的要求。其发展速度和发展规模已超过轻质碳酸钙。
一、生产与应用
2006年国内重质碳酸钙的总产量达到约510×104t,较上年增长10%以上,其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,约占总产量的40%。主要应用领域是塑料、造纸、橡胶、涂料、油墨、胶粘剂、日化等,其中推动重质碳酸钙产量持续快速增长的主要因素是造纸、塑料制品工业需求的显著增长。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;特别值得一提的是,2006年活性碳酸钙的产量显著增长,在塑料型材、各种管道、塑料薄膜、电缆等用途中广泛使用超细活性碳酸钙[1]。造纸行业是碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费非金属矿物填料和颜料约500×104t,其中重质碳酸钙约190×104t,比上年增长15%左右;其中约有90×104t左右的重质碳酸钙用作造纸填料,其余用作纸张的涂料[2]。2006年重质碳酸钙在涂料和油墨中的消费量约25×104t[3];橡胶消费量约15×104t;牙膏消费量约30×104t;其他约40×104t。2006年,国内碳酸钙出口量达到120878 t,比2005年(74281 t)增加46597 t,增长62%。
二、加工技术
(一)粉碎分级
国内重质碳酸钙的生产工艺主要有干法和湿法两种。
1.干法
干法工艺设备主要是球磨机、辊磨机(包括滚轮磨、环辊磨、雷蒙磨等)、振动磨等。其中球磨机与精细分级机组合不仅可以加工d975~10μm的超细粉体,而且可以根据用户要求在325~2500目之间进行调节。这种重质碳酸钙加工工艺的特点是连续闭路生产、多段分级、循环负荷大(300%~500%)、单机生产能力较大,是国内外大型超细重质碳酸钙生产厂的首选工艺设备。辊磨机主要用于加工200~1000目的细粉,配置精细分级机后可加工出1250目以上的超细粉产品[4]。
环辊磨是近两年在超细重质碳酸钙领域广泛应用的一种中小型超细粉碎设备。其特点是工艺简单,粉碎比大,单位产品能耗较低。给料粒度≤20mm;内设分级装置,产品细度可以在d978~20μm之间调节;单机产量600~1800 t/h;能耗(d97=10μm)≤100 kW·h/t。
滚轮磨的特点是单机生产能力大,用于方解石生产GCC产量可达5~10 t/h;而且内置分级机,产品细度可以在d978~30μm之间调节。
在重质碳酸钙的生产中,特别是在超细重质碳酸钙的生产,精细分级设备是必须的工艺设备之一。其目的是:①控制产品细度及其粒度分布。②将合格的细粒级产品及时分出,防止其过磨,提高粉碎作业的效率;后一点对于球磨机来说是至关重要的。正是因为有了精细分级机及时地将合格细粒级产品分出,显著提高了球磨机的研磨粉碎效率,才有球磨机在该领域的广泛应用。
目前我国主要的工业型分级机有QF-5A型微细分级机、FQZ型超细分级机、MSS型精细分级机、ATP单轮分级机、ATP型多轮分级机。这些分级机基本上都与粉磨机配套使用,其分级粒径可以在d973~20μm的范围内调节。依分级机规格或尺寸的不同,单机生产能力从数百千克/时到5000 kg/h。
自1985年以来,干法分级技术取得了显著进展。1985年最先进的精细分级机的产品细度d97<10μm;1992年,d97<6μm;2000年,d97<3.5μm;2002年,d97<2.5μm,生产能力(d97≤10μm,GCC)。1985年单机生产能力500 kg/h;1990年,1000 kg/h;1995年,2000 kg/h;2000年,4000 kg/h;2005年,7000 kg/h。国产的大型精细分级机有LHB型涡轮式精细分级机组、FJW500×6超细分级机。
2.湿法
中国重质碳酸钙湿法生产工艺1993年以后才陆续投入生产,主要用于生产d60≤2μm、d90≤2μm及d97≤2μm的造纸涂料级产品;研磨设备主要是搅拌磨、砂磨机和研磨剥片机等[5]。
在2000年之前,该领域主要使用国产80~500 L的BP型研磨剥片机及其他搅拌磨机。2002年前后随着国内造纸工业对超细碳酸钙浆料需求量的快速增长,开始在工业上应用1500 L搅拌磨;2003年采用3000 L立式搅拌磨;2005年采用3500~5000 L搅拌磨。单机生产能力(d90≤2μm折干量)由1995年的300 kg/h、2000年的500 kg/h、2003年大于等于1000 kg/h发展到2005年大于等于2000 kg/h;能耗在1995年为250 kW·h/t,2000年为180 kW·h/t,2003年为120 kW·h/t,2005年为90 kW·h/t。
目前国内超细碳酸钙浆料加工领域应用的3000 L以上大型立式搅拌磨有CYM型、LXJM型、MB-5000L。
超细碳酸钙浆料加工技术的重要进展还体现在产品细度和黏度方面:生产的高品质专用面涂级细磨碳酸钙GCC,浆料固含量75%~78%;黏度小于350MPa·s;最大粒度3~5μm,-2μm含量≥97%,1μm含量≥75%;平均粒径0.3~0.5μm。
(二)表面改性
重质碳酸钙是目前高聚物基复合材料中用量最大的无机填料。碳酸钙填料的主要优点是原料来源广泛、价格便宜、无毒性。据统计,塑料制品工业中约70%的无机填料是碳酸钙,包括轻质或沉淀碳酸钙(PCC)和重质或细磨碳酸钙(GCC)。由于碳酸钙填料为无机粉体,与有机高分子的相容性差,直接添加到高分子材料中难以均匀分散,还会影响材料的加工性能和力学性能,因此一般在填充高分子材料之前要对其进行表面改性处理。目前表面改性技术已成为碳酸钙(包括轻质碳酸钙和重质碳酸钙)最重要和必须的深加工技术之一,每年生产的各种不同细度的活性碳酸钙粉体达到150×104t以上[6]。
1.表面改性方法
目前碳酸钙的表面改性方法主要是化学包覆,辅之以机械力化学;使用的表面改性剂包括硬脂酸(盐),钛酸酯偶联剂,铝酸酯偶联剂等。表面改性工艺有干法和湿法两种。
硬脂酸(盐)是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采用干法或湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐,如硬脂酸钠。除了硬脂酸(盐)外、其他脂肪酸(酯)、如磷酸盐和磺酸盐等也可用于碳酸钙的表面改性。用一种特殊结构的多聚膦酸酯(ADDP)对碳酸钙进行表面改性后,碳酸钙粒子表面疏水亲油,在油中的平均团聚粒径减小;将改性的碳酸钙填充于PVC塑料体系可显著改善塑料的加工性能和力学性能。据报道,混合使用硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠对轻质碳酸钙进行表面处理,可以提高表面改性的效果。
用钛酸酯偶联剂处理后的重质碳酸钙,与聚合物分子有较好的相容性。同时,由于钛酸酯偶联剂能在碳酸钙分子和聚合物分子之间形成分子架桥,增强了有机高聚物或树脂与碳酸钙之间的相互作用,可提高热塑料填充复合材料的力学性能,如冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及伸长率等。
铝酸酯偶联剂也已广泛应用于重质碳酸钙的表面处理和填充塑料制品,如PVC、PP、PE及填充母粒等制品的加工中。经铝酸酯处理后的碳酸钙可使CaCO3、液体石蜡混合体系的黏度显著下降,改性后的碳酸钙在有机介质中的分散性良好。此外,表面改性活化后的重质碳酸钙可显著提高CaCO3、PP(聚丙烯)共混体系的力学性能,如冲击强度、韧性等。
采用聚合物对重质碳酸钙进行表面改性,可以改进重质碳酸钙在有机或无机相(体系)中的稳定性。这些聚合物包括低聚物、高聚物和水溶性高分子,如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚马来酸、聚丙烯酸、烷氧基苯乙烯-苯乙烯磺酸的共聚物、聚丙烯、聚乙烯等。
聚合物表面包覆改性碳酸钙的工艺可分为两种,一是先将聚合物单体吸附在碳酸钙表面,然后引发其聚合,从而在其表面形成聚合物包覆层;二是将聚合物溶解在适当溶剂中,然后对碳酸钙进行表面改性,当聚合物逐渐吸附在碳酸钙颗粒表面上时排除溶剂形成包膜。这些聚合物定向吸附在碳酸钙颗粒表面,形成物理、化学吸附层,可阻止碳酸钙粒子团聚,改善分散性,使碳酸钙在应用中具有较好的分散稳定性。
利用超细粉碎过程的机械力化学作用也可对碳酸钙粉体进行表面改性。碳酸钙在超细粉碎过程中,由于机械力的作用,一方面粒度变细;与此同时,一部分机械能积聚在颗粒内部,引起表面结构和性质的变化,使碳酸钙表面与表面改性剂的作用增强。因此,在超细粉碎过程中添加表面改性剂和助剂可在超细粉碎过程中同时完成碳酸钙的表面化学包覆改性。
2.表面改性设备
重质碳酸钙的表面改性设备可分为干法和湿法两类。目前常用的干法表面改性设备有SLG型连续粉体表面改性机、高速加热混合机、PSC型粉体表面改性机(图1)以及涡流磨等。其中SLG型连续粉体表面改性机、PSC型粉体表面改性机、涡流磨等是连续式粉体表面改性设备;高速加热混合机是间歇式的表面改性设备。常用的湿法表面改性设备为可控温反应罐和反应釜。
目前在超细碳酸钙干法连续表面改性中,SLG型连续粉体表面改性机占主导地位,它是国内具有自主知识产权的连续式表面改性设备。目前已有100 余台设备在超细碳酸钙粉体的表面改性中应用,年生产超细轻质和重质碳酸钙粉体约80×104t[6]。
三、发展趋势
重质碳酸钙的主要原料是方解石、大理石、白垩、优质石灰石等,原料较丰富、市场价格较低;产品是应用范围较广、用量较大的非金属矿物粉体材料。相对低廉的价格、广泛的适用性,决定其在无机填料和颜料市场具有良好的发展前景。随着国内造纸、塑料、涂料、油墨、橡胶工业的快速发展,预计在“十一五”期间国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。
在加工技术方面,提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
图1 干法表面改性设备
1—给料装置;2—给药装置;3—SLG型连续粉体改性机;4—旋风集料器;5—除尘器
由于用户需求量的增加,为了供应质量稳定的产品,现有粉碎设备及其配套的精细分级设备大型化将是未来重质碳酸钙粉碎加工技术的主要发展趋势。为了降低能耗,除了设备需要大型化外,还将改进现有粉碎和分级设备,提高粉碎、分级设备的效率;为了降低磨耗,除了优化粉碎工艺,还将改进与物料接触的设备的材质。
优化表面改性效果将主要从表面改性方法、改性设备和改性剂配方三个方面着手:①根据粉体的制备工艺和表面改性剂的种类选择,改善碳酸钙粉体和表面改性剂在改性过程中的分散性及相互接触或作用机会的均等性的表面改性方法和工艺;②选择能使粉体和表面改性剂在改性过程中良好分散及相互接触或作用机会的均等的表面改性设备;③根据树脂基料种类和应用要求选择表面改性剂及改性助剂。
降低表面改性成本将主要从表面改性剂、表面改性能耗、表面改性工艺几个方面着手。表面改性剂是碳酸钙表面改性作业的主要成本构成因素之一,为了减少表面改性剂的用量,将提高表面改性剂的分散性,使其尽可能在碳酸钙颗粒表面单层包覆。表面改性大多是需要加热的作业,要消耗电能和热能。为了降低改性过程的能耗,除了简化工艺外,还将改进表面改性设备或装置。改性过程中粉体物料的损失不仅增加了改性产品的生产成本,而且污染车间环境。为此,将尽可能采用连续、密闭的表面改性设备,并尽量减少粉体物料的输送环节和缩短输送距离。
四、结语
2006年国内重质碳酸钙的产量约510×104t,较上年增长10%以上;其中1250目(d97=10μm)以上的超细重质碳酸钙约200×104t,占总产量的40%左右。
塑料制品是重质碳酸钙第一大消费市场,2006年消费量达到约200×104t;造纸行业是重质碳酸钙需求增长最快的行业之一,该领域2006年消费量约190×104t;2006年涂料、油墨、橡胶、牙膏等领域消费重质碳酸钙约110×104t;国内碳酸钙2006年出口量120878 t。
2000年以来,国内重质碳酸钙粉碎分级技术取得了显著进步。大型重质碳酸钙生产厂主要采用球磨与分级组合工艺和滚轮磨生产工艺,中小型超细重质碳酸钙生产厂主要采用辊磨机;湿法超细碳酸钙浆料主要采用3000 L以上的大型搅拌磨机。
表面改性是重质碳酸钙最主要的加工技术之一。目前主要采用表面有机包覆改性方法,主要采用硬脂酸盐、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂等表面改性剂,主要改性设备为SLG型连续粉体表面改性机、高速加热搅拌机、涡旋磨等。
在“十一五”期间,预计国内重质碳酸钙的年平均需求量将以每年10%左右的速度增长,2010年将达到850×104t左右,生产能力将达到900×104t左右,出口量将达到30×104t。
提高粉碎和分级效率、降低能耗和磨耗、优化表面改性效果和降低改性成本将是主要发展趋势。
参考文献
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[2]宋宝祥,王妍,宋光.造纸非金属矿物材料消费现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(1),10-14
[3]周铭,侯翠红.碳酸钙在涂料中的研究现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2006(2),3-6
[4]郑水林,祖占良.非金属矿物粉碎加工技术现状.中国非金属矿工业导刊,2006(增),3-8
[5]郑水林.非金属矿物材料.北京:化学工业出版社,2007,92-130
[6]郑水林.碳酸钙粉体表面改性技术现状与发展趋势.中国非金属矿工业导刊,2007(2),3-6
Production and Development of Ground Calcium Carbonate in China
Zheng Shuilin
(School of Chemical and Environmental Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing Campus),Beijing 100083,China)
Abstract:The production and application of ground calcium carbonate,especially the grinding technology and equipments,classification technology and equipment,surface-modification technology used for production of ground calcium carbonate in China have been reviewed.And the development trends of market and processing technology of ground calcium carbonate have been prospected.
Key word:ground calcium carbonate,production,application,processing technology.
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