湿法碳酸钙生产工艺及其应用

湿法碳酸钙生产工艺及其应用

重质碳酸钙是常用的工业填料，但究竟湿法工艺与传统的干法工艺有何区别呢？小编将通过下文向您介绍重质碳酸钙的干法、湿法生产工艺

1. 概述

碳酸钙（CaCO3）是一种重要的、用途广泛的无机盐，根据加工方式的不同通常分为重质碳酸钙和轻质碳酸钙。重质碳酸钙又称研磨碳酸钙，简称重钙，是以天然方解石、石灰石、白云石、白垩、贝壳等为原料通过物理方法加工制得；轻质碳酸钙又称沉淀碳酸钙，简称轻钙，是用化学方法加工制得。目前粉末涂料用的填料主要是硫酸钡，包括沉淀硫酸钡和重晶石粉（超细硫酸钡），随着欧盟和美国将硫酸钡中的钡列为重金属之后，硫酸钡在一些出口产品中的使用受到了限制，且硫酸钡价格较碳酸钙高，而碳酸钙是一种既便宜又不含重金属元素的白色填料，随着生产工艺的进步，碳酸钙呈现出向功能化和超细化发展的趋势，其性能已经能够达到粉末涂料的要求，应用于粉末涂料中可降低成本。
湿法研磨超细重质碳酸钙深加工产品，相比于传统工艺生产的普通重质碳酸钙和化学沉淀法生产的轻质碳酸钙来说，其具有细度更细、比表面积更大、化学稳定性更高等一系列优点。本实验选择干湿法研磨超细重质碳酸钙、轻质纳米碳酸钙应用于粉末涂料中，并对比了其性能。

1. 工艺介绍

重质碳酸钙的生产方法主要有干法和湿法两种，干法一般生产2 500 目以下的重钙，若生产2 500 目以上的超细重钙在技术上是可行的，但是能耗高和成本较高，在经济上不可行。2 500 目以上的超细重质碳酸钙的生产主要采用湿法研磨，而干法研磨则作为湿法研磨的前段工序。

1. 干法工艺干法生产重钙是目前国内较普遍的方式，技术也较成熟，采用一般研磨与分级设备组成的加工装置系统就能得到各粒度的产品。主要采用的设备有雷蒙磨、环辊磨、球磨机、高压辊磨机、立式搅拌研磨机、气流磨等；分级设备主要采用叶轮式超细分级机。干法生产工艺具有设备投资少、技术成熟、工艺简单、能耗低、单机产量较高等特点，常规干法生产重钙工艺如图1 所示。

   

图1 重钙干法生产工艺流程示意图

1. 湿法工艺随着重钙加工越来越朝着微细化方向发展，传统的干法生产工艺不论从设备本身还是经济效益方面都无法满足要求，从而湿法研磨工艺应运而生。湿法研磨与干法研磨的最大区别在于分散介质的不同，干法以空气作为分散介质，而湿法研磨则以水作为分散介质，再配以研磨助剂，使颗粒的分散性更好，研磨效率更高，粒度更细。一般湿法研磨工艺如图2 所示，原矿经洗选后两段破碎至400 目左右，干法研磨、分级后配制成一定浓度的浆液，加入研磨助剂，给入立式研磨机，以氧化锆珠作为研磨介质，通过调整研磨机各项参数控制出料细度，物料经磨细后以浆料形式排出，经干燥除尘后收集装袋。

   
   图2 重钙湿法研磨工艺流程示意图

三、湿法工艺特性

1、湿法超细重钙的特性
   由于湿法研磨重钙的生产工艺和研磨环境与干法研磨重钙以及轻钙完全不同，其产品的物理性能也存在着明显的差异。2、湿法与干法重钙特性比较 

（1）粒度。湿法研磨的超细重钙粒度细，主要生产3 000 目以上的产品，粒径＜2μm 的粒子含量一般能达到90%，而干法产品粒度相对较粗，主要生产2 500 目以下的产品。 （2）粒径分布。湿法生产的重钙粒径分布窄，呈单峰或双峰形态分布；而干法生产的重钙粒度分布较宽，成双峰或多峰形态分布。 （3）颗粒形状。由于颗粒在研磨时研磨环境和受力方式的不同，湿法研磨重钙产品颗粒一般呈现为球形或者类球形，而干法产品多为不定形，且有明显棱角。表1 和图3 是分别为湿法研磨超细重钙的粒径范围和粒径分布图。从图3 可以看出，湿法研磨超细重钙的粒径呈双峰分布，分别在0.75～0.82 μm 和1.58～1.74 μm 出现了峰值，而且重钙粒径大部分都处于2μm之下，属于微米级材料。

图3 湿法研磨超细重钙的粒径分布

图表1 粒径范围

三、涂料中的应用

在粉末涂料的生产中，出于成本的考虑，通常会在配方设计中添加一些填料以降低成本。粉末涂料中常用的填料为硫酸钡，但天然硫酸钡矿床（重晶石）普遍含有一定量的重金属元素，在生产过程中很难将其分离出来，且钡元素本身已经被欧盟和美国定义为重金属元素，这些因素都影响了硫酸钡在粉末涂料中的应用。而重质碳酸钙是由天然方解石、白云石等矿石直接加工制得，不含重金属元素，且碳酸钙原矿资源丰富，价格低廉。因此，已被广泛应用于粉末涂料中。