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1. 按生产方法分类
根据碳酸钙生产方法的不同,可以将碳酸钙分为轻质碳酸钙、重质碳酸钙和活性碳酸钙。
(1)轻质碳酸钙 又称沉淀碳酸钙,简陈轻钙,是将石灰石等原料煅烧生成石灰(主要成分为氧化钙)和二氧化碳,再加水消化石灰生成石灰乳(主要成分为氢氧化钙),然后再通过二氧化碳碳化石灰乳生成碳酸钙沉淀,最后经脱水、干燥和粉碎而制得。或者先用碳酸钠和氧化钙进行复分解反应生成碳酸钙沉淀,然后经脱水、干燥和粉碎而制得。由于轻质碳酸钙的沉降体积(2.4~2.8mL/g)比重质碳酸钙的沉降体积(1.1~1.4mL/g)大,所以称之为轻质碳酸钙。
(2)重质碳酸钙 简陈重钙,是机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得。由于重质碳酸钙的沉降体积比轻质碳酸钙的沉降体积小,所以称之为重质碳酸钙。
(3)活性碳酸钙 又称改性碳酸钙、表面处理碳酸钙、胶质碳酸钙或白艳华,简称活钙,是用表面改性剂对轻质碳酸钙或重质碳酸钙进行表面改性而制得。由于经表面改性剂改性后的碳酸钙一般都具有补强作用,即所谓的“活性”,所以习惯上把改性碳酸钙都称为活性碳酸钙。 2. 按粉体粒径分类
碳酸钙产品是一种粉体,根据碳酸钙粉体平均粒径(d)的大小,可以将碳酸钙分为微粒碳酸钙(d>5μm)、微粉碳酸钙(1μm<d≤5μm)、微细碳酸钙(0.1μm<d≤1μm)、超细碳酸钙(0.02μm<d≤0.1μm)和超微细碳酸钙(d≤0.02μm)。
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(1)轻质碳酸钙的粉体特点
a.颗粒形状规则,可视为单分散粉体,但可以是多种形态,如纺锤形、立方形、针形、链形、球形、片形和四角柱形。这些不同形状的碳酸钙可由控制反应条件制得。
b.粒度分布较窄。
c.粒径小,平均粒径一般为1~3μm。要确定轻质碳酸钙的平均粒径,可用三轴粒径中的短轴粒径作为表观粒径,再取中位粒径作为平均粒径。以后除说明外,平均粒径,即指平均短轴粒径。
(2)重质碳酸钙的粉体特点 a.颗粒形状不规则,是多分散粉体。 b.粒径分布较宽。
c.粒径大,平均粒径一般为5~10μm。要确定重质碳酸钙的平均粒径,需要测定粒径分布函数和诸如颗粒沉降速度或比表面积之类的粉体现象函数。作为一种简便的方法是在电子显微镜照片上测量颗粒投影的长度和宽度,计算几何平均粒径作为表观粒径,再取中位粒径作为平均粒径。
(3)活性碳酸钙的平均粒径取为表面改性前轻质碳酸钙或重质碳酸钙的平均粒径。
3. 按微观排列分类
根据组成碳酸钙的原子和离子的排列是否有规律,可以将碳酸钙分为晶体碳酸钙和非晶体碳酸钙。其中,根据晶体结构不同,可将晶体碳酸钙分为方解石形碳酸钙、霰石(又称文石)形碳酸钙、球霰石形碳酸钙。 4. 按结晶形状分类
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据碳酸钙结晶形状的不同,可将轻质碳酸钙分为纺锤形碳酸钙、立方形碳酸钙、针形碳酸钙、链形碳酸钙、球形碳酸钙、片形碳酸钙和四角柱形碳酸钙。这些不同晶形的碳酸钙可由控制反应条件制得。重质碳酸钙则为不规则形碳酸钙。活性碳酸钙的形状一般为表面钙性前轻质碳酸钙或重质碳酸钙的形状。
(1)纺锤体碳酸钙 纺锤体是轻质碳酸钙中最常见的一种晶形。顾名思义,纺锤体碳酸钙的形状像纺锤,其平均长轴粒径为5~12μm,平均短轴粒径为1~3μm。控制一定的反应条件,也可以得到平均短轴粒径为0.1~1.0μm的小纺锤形碳酸钙。
(2)立体形碳酸钙 晶形呈小立方状,平均粒径为0.02~0.1μm。 (3)针形碳酸钙 晶形呈针状,平均粒径为0.01~0.1μm,平均长短轴粒径之比为5~10。
(4)链形碳酸钙 晶形呈链锁状,平均粒径为0.01~0.1μm,平均长短轴粒径之比为5~50。
(5)球形碳酸钙 晶形呈球状,通常由碳酸盐与钙盐在浓碱性溶液中经低温反应制得。平均粒径为0.03~0.5μm。
(6)片形碳酸钙 晶形呈片状,平均粒径为1~3μm。 (7)四角柱形碳酸钙 晶形呈四角柱状,平均粒径为2~5μm。
(8)不规则形碳酸钙 用机械方法直接粉碎天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳等而制得的重质碳酸钙的形状都是不规则的,其颗粒大小差异较大,而且颗粒有一定的棱角。
1.2.3碳酸钙的性质
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1. 物理性质
(1)密度:各种碳酸钙的同质异构体的密度不同。密度平均值:方解石为2.710g/cm3,霰石为2.929g/cm3,球霰石为2.650g/cm3。
(2)硬度:方解石的莫氏硬度为3,霰石约为3.5~4。
(3)强度:只可测出方解石根据直径d(mm)不同,经多大力P(kgf,1kgf=9.8N)就被压碎。直径在0.1~2mm之间时关系为P=0.95d+0.091d2。
(4)分解温度:在常温下,方解石的分解温度为898℃,霰石的分解温度为825℃,球霰石则在温度升到分解温度之前已转变为方解石,所以球霰石的分解温度不存在。
(5)熔点:在较大的压力范围内,方解石在温度升到熔点之前已分解为氧化钙和二氧化碳,所以在较大的压力范围内,方解石的熔点不存在。当压力为10.4MPa时,方解石的熔点为1339℃。由于霰石在高温高压下会转变成方解石,所以霰石的熔点不存在。球霰石是不稳定型,其熔点也不存在。
(6)浓度积、溶解度和pH值:各种碳酸钙的同质异构体的浓度积是相同的。在25℃时,碳酸钙在水中的浓度积为8.7×10-9。碳酸钙在冷水(25℃)和热水(100℃)中的溶解度(100克水中溶解克数)分别为0.0014和0.0020。在常温下,碳酸钙水溶液的pH值为9.5~10.2。水中如溶解有二氧化碳,则碳酸钙的溶解度会增大。在常温下,被空气饱和的水中,碳酸钙水溶液的pH值为8.0~8.6。
(7)热膨胀系数:方解石的热膨胀系数取决于测量时的方向。在常温下,平行于c轴的热膨胀系数约为2.5×10-6。C-1,垂直于c轴方向的热膨胀系数约为5×10-6。C-1,而垂直于菱面体晶格面的热膨胀系数约为11×10-6。C-1。在常温下。
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