用碳化法制备高品质纳米碳酸钙，这几点不能懈怠

近年来，随着碳酸钙超细化、结构复杂化及表面改性技术不断发展，碳酸钙的应用价值大大提高。其中纳米级碳酸钙由于粒径尺寸特殊，显示出优越的性能，具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，成为近年来研究开发的热点。

不过，在纳米碳酸钙的生产过程中，由于生产方法和制备水平存在差异，得到的产品品质也存良莠不齐。如何控制影响生产的诸多因素，不断优化生产工艺，稳定的获得高品质纳米碳酸钙，也是十分重要的课题。

一、纳米碳酸钙的工艺研究现状

近些年学术界对纳米CaCO₃的研究的确是相当活跃，国内外文献中提到的纳米CaCO₃的制备方法主要碳化法和复分解法两种。复分解法是用水溶性碳酸盐和水溶性钙盐在一定条件下混合制备CaCO₃产品。使用这种方法可以精确控制反应条件，制备出粒径在100nm以下、颗粒分散度好、白度好、纯度高的纳米CaCO₃粒子。然而，复分解法由于其高昂的生产成本，致使其难以实现大规模的工业化生产，在工业生产领域，碳化法是生产CaCO₃的首选方法。

采用碳化法制备纳米CaCO₃成本相对较低，且容易实现大规模生产，但碳化过程会直接影响到产品的粒度和形貌。所以，通过改进工艺的方法来制备纯度高、形貌规整、分散性好和粒度分布窄的纳米CaCO₃依然是研究的重点。同时，通过加入晶型导向剂人为的控制CaCO₃的结晶过程，旨在得到各种特殊形貌、晶型的纳米CaCO₃来满足相关需求也是目前CaCO₃行业发展的重要方向。

二、碳化法三个阶段不同因素影响碳酸钙品质

碳化法制备的纳米CaCO₃的质量主要由石灰石的煅烧和石灰乳的碳化两道工序来决定。煅烧过程对产品的白度和纯度有很大影响，而碳化反应则控制着粒径大小、晶体形态和规整度、粒子团聚情况等参数。

01、原料的影响

原料主要是指整个生产过程中所涉及的石灰石、燃料、气体和生产用水等。原料的质量是最终产品质量的决定性因素之一，例如石灰石原料中所含有的Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺等杂质离子会严重影响产品的晶型和形貌。另外，选择煅烧好的生石灰也需注意，较优质的生石灰原料既不能过烧，也不能生。

02、生石灰消化阶段的影响

氢氧化钙石灰乳的质量直接关系到后面碳化后产品的品质，优质的石灰乳应该具备粒径均匀、活性好等优点。

整个“消化”过程中消化用水温度和灰水比是两个最关键的条件。使用50~80℃的热水最适宜，如果使用冷水，消化时间长，消化反应不完全，出浆率低，不利于得到高品质的CaCO₃产品。消化时的灰水比一般控制在1:(4~5)水太少消化不完全，体系太稠，水量太大则消化速度降低，浆液中Ca(OH)₂的过饱和度变小，晶核数量减少。

03、碳化阶段的影响

氢氧化钙悬浮液碳化制备CaCO₃产品的过程是一个复杂的“气-液-固”三相反应，此过程直接影响轻质CaCO₃颗粒的晶型、形貌和粒子大小及粒径分布等参数，决定着产品的质量。

1、碳化反应温度

一般条件下，温度是影响CaCO₃粒子晶型、形貌和粒径的最主要因素，碳化温度的高低直接控制着产品粒径大小和形貌特征。温度较高时，CaCO₃颗粒的形貌一般呈现出热力学上较稳定的纺锤形和立方形等，粒子尺寸为微米级;低温条件下碳化（一般t<20℃)生成纳米CaCO₃粒子，形貌一般为球形。