
碳酸鈣作為一種優良的填料,具有純色白質、易着色、化學穩定性好、成本低、粒徑和粒形可控等優點,已成功應用于橡膠、塑膠、塑鋼門窗、PVC電纜料、先進塗料、管道、輪胎、鞋底、聚乙烯吹膜、密封膠條、玻璃纖維制品、 電纜包裝布、造紙、建材、油墨、日化、紡織、食品添加劑、醫藥等領域。然而,在這些傳統應用中,碳酸鈣企業往往"量取勝",納米鈣或高純碳酸鈣等功能較多的品類都有進一步提升的空間。總體來看,國内碳酸鈣生産工藝、裝置與國外沒有太大差別,但在下遊應用中要滿足高價值碳酸鈣産品和技術水準有待進一步加強。
納米碳酸鈣
(圖檔來源:天石南美)
一、碳酸鈣高價值應用
國内碳酸鈣行業相對較晚,從1931年90年代的曆史來看,整個行業已經比較成熟,但生産和應用技術還有進一步發展的空間,是以"多條腿"走,在從事生産技術的同時,在探索産品高價值應用技術的同時,最後走向功能整合是非常必要的。國外、英國、日本、意大利、德國、美國等發達國家在生産碳酸鈣的不同領域都有自己的優勢,如英國在高檔塗料和汽車鈣塑膠方面具有優勢,日本在碳酸鈣應用研究方面具有優勢。下面,小編和我們一起來看看目前碳酸鈣高價值應用的一些案例。
1、導電塗層
輕質碳酸鈣由于其成本低廉,被廣泛用作橡膠,塑膠和塗料等高分子材料的填料,但碳酸鈣不導電,不能解決靜電問題。碳酸鈣以塗料基體制備CaCO3-聚苯胺(PANI)/SiO2導電複合粉末,它被應用于導電塗料領域,不僅降低了塗料成本,提高了塗料的機械強度,而且賦予了塗料膜一定程度的導電性和抗靜電性,消除了靜電危害。其中,SiO2包層改性可顯著提高碳酸鈣的耐酸性。
此外,美國研究人員使用碳酸鈣作為填料來制備可以隔離大部分熱量的冷卻塗層。原則上,碳酸鈣具有較大的帶隙,這有助于減少塗層吸收的紫外線量。
2、食品保健
食品級碳酸鈣可添加到營養鈣保健食品膨化劑或軟膠囊等産品中,甚至在高純醫藥級檸檬酸鈣、乳酸鈣、膠合鈣等鈣劑中也已加入。此外,口香糖、巧克力和娃哈哈也會加入适量碳酸鈣。
(1)研發的比表面積為30m2/g的納米碳酸鈣,可提高牛奶飲料的鈣含量,抑制沉澱。
(2)研發用于海鮮醬産品的納米碳酸鈣,賦予海鮮醬的質地,增加醬汁的強度,獲得柔軟的味道,延長保存期限。
(3)碳酸鈣D3咀嚼片(複合制劑,每份含有1.25克碳酸鈣),供兒童、孕婦和哺乳期婦女、更年期婦女、老年人等補充鈣劑,并有助于預防骨質疏松症。碳酸鈣含量約為50%-75%。
3、陶瓷
在顆粒分布均勻的立方體中開發碳酸鈣,可用于在600°C的低溫下制造的緻密陶瓷中,納米碳酸鈣用于壓電陶瓷中,但也有更好的效果。
4、工程塑膠
采用新型雙層改性技術制備的納米碳酸鈣用于工程塑膠,生産高白度、耐熱的成品工程塑膠。
5、輕質填料
所開發的貝殼輕量化(輕質)填料,比重僅為0.2-0.3cm/g,與其他球囊填料相比不易破碎,可降低比例,可用于橡膠、塑膠等行業。
6、攜帶藥品
(1)劉念杏等選用重質碳酸鈣為原料,制備Pickering乳液(一種包裹在非必需界面主導的食品材料中),利用鈣離子并能與海藻酸鈉交聯形成pH響應凝膠結構,碳酸鈣顆粒穩定Dockering乳液中加入海藻酸鈉,建構pH響應乳液體系, 作為模拟胃腸道釋放的營養素或藥物載體。它為生物活性因子腸溶性制劑的設計和建構提供了新的思路。
(2)朱琳等生理溫度,以無水氯化鈣和碳酸鈉為原料,以硫酸軟骨質為靶劑,癌細胞分泌物為形态調節劑,生産花瓣狀碳酸鈣,并實作高效負荷抗惡性良性腫瘤藥物鹽酸澱粉酶(DOX)。此外,不同pH值下的釋放實驗表明,負載系統的DOX在弱酸性條件下更容易釋放,并且釋放較慢,具有更好的慢速釋放性能,而細胞活性(MTT)實驗表明負載系統對惡性良性腫瘤細胞具有特定的抑制作用。
7、水體除磷
許多研究得出的結論是,碳酸鈣的晶相和粒度對除磷有顯著影響。當碳酸鈣多為方解石相,少數為球形石相時,形狀以球形顆粒為主,伴有少量立方體。顆粒從平均粒徑為60nm的小顆粒積累成3~5um的大顆粒,且表面粗糙,含磷水質有較好的處理效果,處理效率基本達到73%。
8、"生的、光的、電的"
日本≥99.5%的碳酸鈣用于:
(1)生命科學領域:例如,人造骨填充材料的碳酸鈣燒結材料,研究其作為骨移植材料和細胞支援載體的适用性;
(2) 電子産品:如陶瓷電容器;
(3)光場:例如發光體。
二、國内碳酸鈣礦分布
中國碳酸鈣資源豐富,如:四川(亞安寶興)、廣西(賀州、客人、河池)、安徽(池州)、廣東(連州)、湖南(林武)、湖北、河北(荊霄)、江西、浙江(建德、漳州)、河南(南潮)、遼甯、吉林、黑龍江、甘肅(南南)、雲南、貴州、新疆、山西、山東、福建、陝西、海南等基礎省份。随着國家對自然資源的重視程度越來越高,對開發利用的要求也越來越高。精細加工和高價值應用是礦山發展的趨勢。