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碳酸鈣是一種無機化合物
化學式CaCO?
俗稱灰石、石灰石、石粉、大理石等
呈堿性,基本不溶于水,易溶于鹽酸
地球上常見物質之一
存在于霰石、方解石、石灰巖、
大理石、石灰華等巖石內
亦為動物骨骼或外殼的主要成分
是重要的建筑材料
工業上用途甚廣
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無處不在的碳酸鈣
在我們的日常生活中
碳酸鈣無處不在
方解石晶體、大理石地磚,防火天花板
飽滿豐潤、色澤分明的珍珠
形態各異的貝殼、以及雞蛋殼
主要成分都是CaCO?
溶洞給人以神秘、夢幻的色彩
千姿百態的鐘乳石﹑石筍﹑石幔和石花
都給人以美的感受
溶洞中構成乳石的是石灰巖
主要成分為CaCO?
鐘乳石一系列變化的產生原因
也來源于碳酸鈣的性質
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中國碳酸鈣產業發展歷程
世界碳酸鈣工業化生產已有170年的歷史,中國碳酸鈣工業起步較晚,至今不足100年。但是,依托豐富而優質的石灰石、方解石資源以及廣闊的消費市場,中國碳酸鈣工業迅速發展,逐步發展成為世界碳酸鈣產業強國,近十余年一直保持世界碳酸鈣生產和消費的第一大國地位,輕質碳酸鈣的生產和消費量均達到世界總量的50%以上,重質碳酸鈣產量約占世界總量的25%以上。
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碳酸鈣產品發展趨勢
輕質碳酸鈣
俗稱輕鈣,主要以石灰石為原料,經煅燒、消化、碳化、脫水、干燥、分級等工序得到的粉體材料。
截止到2019年底,中國共有輕質碳酸鈣生產企業200余家,總產能為850萬t,實際產量為720萬t。輕質碳酸鈣整體已進入發展平臺期,產品升級、技術革新、節能降耗已成為行業發展的方向。今后需著力發展需求量大、科技含量和附加值高的精細化、功能型、專用性產品。
重質碳酸鈣
俗稱重鈣,主要是以方解石、大理石、石灰巖、白堊、漢白玉等天然礦物為原料,經機械粉磨加工得到的粉體材料。
2019年我國重質碳酸鈣產能為2600萬t,實際產量為2200 萬t。普通重鈣生產能力已經趨于飽和,且產品價格較低,科技含量和附加值不高,不適宜再大規模擴產。超細和活性重鈣,國內產能還不能滿足需求,仍具有較大的市場潛力。
高品質的超細重鈣可以在某些領域代替部分價格相對較高的輕鈣甚至納米鈣,也可在輕鈣或納米鈣的生產過程中復配入部分超細重鈣,以降低生產成本、改善產品品質、拓寬應用領域、降低能耗和二氧化碳排放。
納米碳酸鈣
納米碳酸鈣是20世紀80年代發展起來的一種新型超細固體粉末材料,其粒度介于0.01~0.1μm之間。
2019年納米碳酸鈣產能達到150萬t,實際產量約為95萬 t,根據產品的應用領域不同,每噸產品售價為1500~3 500元,相對于普通輕鈣有更大的利潤空間。
主要用于高端橡塑制品、造紙、硅酮膠、汽車底盤漆、油墨等行業,產品性能基本達到世界先進水平。納米碳酸鈣作為碳酸鈣系列產品中的高端產品,在很多領域將逐漸取代普通碳酸鈣,有較好的市場前景,預計未來幾年中國納米碳酸鈣的需求量年均增長率為5%~10%。
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碳酸鈣的廣泛應用
我國碳酸鈣產品主要應用集中在塑料、造紙、橡膠、涂料、油墨、膠粘劑、日用化工等領域。
(1)碳酸鈣在造紙工業中的應用
造紙業是碳酸鈣最大的應用領域,每年的用量超過1000多萬噸,代替木漿和其他顏料,改善紙張的光亮度、不透性、空隙度、松密度等。
(2)碳酸鈣在涂料工業中的應用
碳酸鈣白度較高,吸油值低,可減少乳液需要量,既降低乳膠漆的成本,又起到骨架作用,提高涂膜厚度、硬度、耐磨性,同時,超細化的重質碳酸鈣還具有很強的空間位隔能力,應用于涂料中可以充分發揮鈦白粉的遮蓋力作用,減少鈦白粉的添加量。目前我國每年涂料的年產量在1400萬噸左右,對于重鈣的需求量高達300萬噸以上。
(3)碳酸鈣在塑料工業中的應用
碳酸鈣價格低廉,填充于塑料制品中能起到增白作用;有助于提升塑料制品的尺寸穩定性、剛性及流變性,改善塑料的加工性能。我國作為塑料制品的生產和消費大國,粉體作為填料占塑料制品總量的10%,以碳酸鈣在各種粉體填料總量占比70%計算,目前我國塑料工業每年使用的各種規格的重質碳酸鈣至少在210萬噸以上,具有廣闊的經濟效益。
(4)碳酸鈣在橡膠工業中的應用
碳酸鈣填充在橡膠中,可以增加制品的容積,從而節約昂貴的橡膠用量以降低成本,另外,重質碳酸鈣填入橡膠中能獲得比純橡膠更高的撕裂強度、抗拉強度、耐磨性,大大減少橡膠的硫化時間,調節稠度,是一種優質無毒性環保材料。
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我國主要碳酸鈣產業基地
目前,碳酸鈣產業在我國的發展基本都是圍繞資源產地發展而成。我國主要碳酸鈣生產基地又有哪些呢?
廣西賀州
廣西賀州白色大理石資源(“賀州白”)儲量豐富,初步探明儲量約26億立方米,碳酸鈣含量>99%,白度>95%,技術指標達到我國特級礦水平。
▲賀州白色大理石
賀州是廣西碳酸鈣千億元產業示范基地,全國最大重鈣粉體和生態崗石生產基地。先后榮獲“中國賀州?重鈣之都”、“中國賀州?崗石之都”等榮譽稱號。目前產業的發展是以賀州為龍頭,形成賀州、來賓、河池、百色碳酸鈣低碳產業鏈示范基地。
江西永豐縣
江西永豐石灰石礦產資源得天獨厚,全縣石灰石裸露地表面積40多平方公里,已探明儲量達110億噸,屬江南最大富礦區;大理石資源儲量2億立方,擁有廣源化工、九峰納米鈣、科越科技等多家龍頭碳酸鈣企業。
浙江建德
浙江建德碳酸鈣資源豐富,石灰巖預測資源量80億噸、保有查明資源儲量1.56億噸;大理巖預測資源量7000萬噸、保有查明資源儲量5235.55萬噸;方解石保有查明資源儲量416.51萬噸。
河南南召縣
河南南召縣境內方解石礦儲量約10億噸,其中CaCO3含量達95%以上,白度在92以上,可用于生產食品級碳酸鈣粉的方解石儲量在5000萬噸以上;豐富的資源儲量,造就了南召發展碳酸鈣產業無可比擬的優勢,使南召成為我國中部最大的碳酸鈣礦產基地,被譽為“中原鈣都”。
廣東連州市
廣東連州市被譽為“中國碳酸鈣之城”,碳酸鈣礦產資源儲量達614.18億噸,其中石灰巖資源為534.73億噸,大理巖(重質碳酸鈣)資源為78.36億噸,CaCO3含量達49.69-54.95%,白度89.2-98.3。大理石礦產資源主要分布于西江、龍坪、星子、大路邊四個鎮,其礦脈延伸長度約50公里,平均礦脈寬度為900米。
浙江衢州市
浙江省衢州市衢江區石灰石、方解石資源豐富,已探明儲量達60億噸,品位高,雜質少;石灰石儲量和品位均居浙江省首位,具有發展碳酸鈣生產的資源優勢,初步形成了以上方鎮為中心的碳酸鈣生產基地,擁有金雄鈣業、鑫雪納米鈣、南方碳酸鈣等多家碳酸鈣企業。
安徽池州市
池州市保有方解石資源儲量5.40億噸,占全國保有儲量的30%,白度品位高,主要礦床集中在青陽縣南陽鄉、酉華鄉,貴池區等地。石灰巖保有資源儲量19.68億噸,潛在資源量335億噸,大中型礦床6個,主要集中于貴池區和東至縣的沿江區域。歐米亞鈣業(安徽青陽)有限公司就位于安徽省青陽縣陵陽鎮南陽工業園區。
河北井陘縣
河北井陘縣其探明的石灰石儲量130億噸,氧化鈣含量達到55%,品質在長江以北是最好的;白云石儲量4300萬噸,儲量、品質也享譽全國,被稱為“中國鈣鎂之鄉”。
湖南臨武縣
湖南臨武縣境內碳酸鈣儲量大、品質優,大理巖總儲量超過10億噸,其碳酸鈣含量大于97%,是加工納米碳酸鈣的理想原料。
四川寶興縣
四川雅安市寶興縣是中國西部工業用重質碳酸鈣生產開發基地,大理石資源十分豐富,僅漢白玉礦帶就長達42多公里,遠景儲量高達21億立方米,可開采量為17億立方米,占全省大理石探明儲量的56.9%。
寶興縣大理石礦以白色為主、質地細膩、晶瑩凈澈、結晶好、白度達95度以上,是生產大理石重質碳酸鈣及其下游產品的優質原料,可用于生產醫藥級碳酸鈣。
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小結
隨著我國經濟提出高質量健康發展,高端碳酸鈣產品在塑料、橡膠、涂料、造紙等行業的需求量將會急劇增加,今后很長一段時間內碳酸鈣產業具有旺盛的發展前景。
全球技術和產品同質化導致全球市場競爭強烈,我國高端碳酸鈣產品行業面臨挑戰的同時也是機遇。
國產的高檔納米碳酸鈣、超微細碳酸鈣、醫用級和食品級碳酸鈣產品的開發必將加快進度;功能化、專用化的碳酸鈣產品也是今后發展的方向;另外改良碳酸鈣粉體性質的新型表面活性劑開發也是碳酸鈣產業亟需攻克的難題。
資料來源:
1中國碳酸鈣行業60年發展歷程回顧及趨勢分析 劉寶樹等
2我國重質碳酸鈣產業現狀及發展建議 礦產保護與利用 2015 馬亞夢,譚秀民,張秀峰等
李龍明